EP3764056A1 - Chromatic confocal measuring device - Google Patents

Chromatic confocal measuring device Download PDF

Info

Publication number
EP3764056A1
EP3764056A1 EP20175476.9A EP20175476A EP3764056A1 EP 3764056 A1 EP3764056 A1 EP 3764056A1 EP 20175476 A EP20175476 A EP 20175476A EP 3764056 A1 EP3764056 A1 EP 3764056A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
luminophore
measuring device
measuring
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20175476.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin SCHÖNLEBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Precitec Optronik GmbH
Original Assignee
Precitec Optronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Precitec Optronik GmbH filed Critical Precitec Optronik GmbH
Priority to CN202010620967.5A priority Critical patent/CN112212791A/en
Priority to JP2020117642A priority patent/JP2021015122A/en
Publication of EP3764056A1 publication Critical patent/EP3764056A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608Height gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/50Using chromatic effects to achieve wavelength-dependent depth resolution
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2823Imaging spectrometer

Definitions

  • the invention relates to a chromatic-confocal measuring device for the simultaneous measurement of distances and / or thicknesses from several points or an area of a measurement object that is extended in at least one spatial direction.
  • the measuring device comprises a light source which emits polychromatic measuring light through a light exit surface, and at least one first confocal aperture through which the measuring light passes.
  • the first confocal aperture comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening.
  • the measuring device also includes imaging optics which are set up to cause a chromatic focus shift of the measuring light and to image the first confocal aperture in a measuring volume, with different wavelengths being focused at different heights, as well as a first receiving and evaluation unit which is designed to to measure the intensity of the measurement light reflected by the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to determine distances and / or thicknesses from several points or an area of the measurement object that extends in at least one spatial direction.
  • imaging optics which are set up to cause a chromatic focus shift of the measuring light and to image the first confocal aperture in a measuring volume, with different wavelengths being focused at different heights
  • a first receiving and evaluation unit which is designed to to measure the intensity of the measurement light reflected by the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to determine distances and / or thicknesses from several points or an area of the measurement object that extends in at
  • a chromatic-confocal height measuring device which has a plurality of measuring points arranged in a line in order to enlarge the measuring volume transversely to the optical axis.
  • a chromatic confocal measuring device which comprises slit diaphragms as confocal diaphragms, so that a continuous, extensive area of the measurement object can be measured along the projection of the diaphragm.
  • This object is achieved by providing a luminophore-based light source, the light exit surface of which is elongated.
  • a luminophore-based light source is understood to mean a light source in which a luminescent material (luminophore) is excited by means of a pump source (typically laser or LED) and emits light through a physical process, in particular phosphorescence, fluorescence or scintillation.
  • a luminophore is here generally a radiation-converting substance.
  • An elongated exit surface means that the surface is significantly longer in one spatial direction than in the other, in particular by at least one order of magnitude.
  • Luminophore-based light sources are known per se, but none that would be suitable for this application.
  • a measuring device of the type mentioned above the light source of which is a laser-pumped luminophore-based light source and the exit surface of the light source is elongated.
  • the light source can illuminate the entire confocal aperture and at the same time has a high efficiency and a high light yield.
  • the first confocal aperture comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening.
  • the punctiform openings arranged in a row, preferably at regular intervals.
  • a so-called multipoint sensor is involved, which is set up to measure a series of points on the measurement object.
  • the first confocal aperture can also be designed as ends of a row of fibers, each fiber end corresponding to a point-like opening. If the first confocal aperture comprises a slit-shaped opening, it is a so-called chromatic line sensor which is set up to illuminate and measure a linear area on the measurement object. The density of the measuring points in the linear area depends on the receiving and evaluation unit and its transversal resolution.
  • the first receiving and evaluation unit preferably comprises a spectrometer which detects the intensities of received light as a function of the wavelength.
  • the light source comprises at least one pump source which emits pump light and directs it onto a luminophore which converts the pump light into polychromatic light.
  • the pump light is almost monochromatic.
  • Laser diodes are preferably used as pump sources because of the high intensity that can be achieved.
  • the pump light can also be converted into polychromatic light by a plurality of luminophores which are arranged separately from one another.
  • the polychromatic light then passes through a homogenizer in such a way that the intensity of the light emerging from the exit surface is at least almost uniformly distributed.
  • the homogenizer is preferably designed as a thin plate, preferably made of glass, through which the light essentially propagates in a first spatial direction, while the plate functions as an optical waveguide in a second spatial direction, and the light propagates in the third spatial direction and thus evenly can distribute. This has the purpose of uniform illumination over the measurement volume.
  • the luminophores can be approximately punctiform here or have a small volume.
  • the homogenizer can, for example, have a section which has the shape of a preferably square truncated pyramid which is arranged such that the polychromatic light enters the section via the top surface of the truncated pyramid. It has surprisingly been shown that the pyramidal shape leads to a particularly uniform distribution of intensity on the base of the truncated pyramid. In the case of rotationally symmetrical homogenizers, an undesirable concentration of the polychromatic light on the axis of symmetry is usually observed.
  • a pyramidal homogenizer is also advantageous if a shaping device to be explained is used which makes the cross section of the light distribution more elongated and into which the polychromatic light has to be coupled.
  • the conversion device contains optical fibers
  • the polychromatic light can only enter the fibers at small angles.
  • the shape of the truncated pyramid minimizes the amount of light that hits the fibers at too steep an angle.
  • Side surfaces of the truncated pyramid can be inclined in such a way that polychromatic light guided in the section is guided by total reflection in the homogenizer. This eliminates the need for mirroring the side surfaces.
  • a homogenizer of the type described can also be combined with all of the following embodiments.
  • the rod-shaped luminophore can have a base (and cross-section) of any shape, for example circular or polygon.
  • the base is the area on one End of the rod.
  • the geometric shape is therefore preferably a cylinder or a prism, the height of which is significantly greater than the diameter of the base area.
  • the light preferably enters through one of the base surfaces of the rod-shaped luminophore.
  • Another advantageous possibility is to pump from both base surfaces of the rod-shaped luminophore, which improves the light yield and makes the radiation at least partially more uniform over the length of the rod.
  • pump light enters through a side surface of the luminophore.
  • pump light from a single pump source is focused on a line segment at the location of the luminophore, for example by means of focusing optics with a cylindrical lens.
  • the rod-shaped luminophore is advantageously designed such that it acts as an optical waveguide for the pump light and / or the measurement light. This is achieved primarily through the choice of surface properties (smooth surface) and a small diameter (typically approx. 5 ⁇ m or approx. 50 ⁇ m, depending on the type of optical waveguide required).
  • LED luminophores usually have mean path lengths in the range 0.2mm to 0.5mm for absorption and frequency-shifted light emission.
  • the pump light In the case of approximately point-shaped light sources, the pump light must be held in place by multiple light scattering at grain boundaries in a small luminous area below 100 ⁇ m in order to obtain a light spot that is small enough for the point-shaped distance measurement.
  • the rod-shaped luminophore With the rod-shaped luminophore, the pump light can be guided linearly and without scattering, like in a single or multimode fiber (optical waveguide).
  • the light source comprises a slit diaphragm, the slit of the slit diaphragm being the light exit surface of the light source.
  • the slot can simultaneously serve as the first confocal aperture of the measuring device.
  • the aperture advantageously shields light that is not directed through the exit surface in order not to influence the measurement.
  • the slit diaphragm is tilted relative to the longitudinal axis of the rod-shaped luminophore.
  • This has the advantage that an uneven emission of light over the length of the luminophore can be at least partially compensated for, since a percentage of more light passes through the part of the slit diaphragm which is closer to the luminophore than through the part further away.
  • the slit diaphragm is therefore advantageously tilted so that it is closer to an area of the luminophore which emits less light and further away from an area of the luminophore which emits more light.
  • the opposite end face of the rod-shaped luminophore is made reflective. This has the effect that pump light which completely passes through the luminophore is reflected at the end and passes through the luminophore again. This results in a higher yield and more uniform radiation.
  • the luminophore is designed to be conical, in particular as a truncated cone or a cone. This results in a more even light output.
  • the entry surface is preferably the larger base area of the truncated cone or through the base area of the cone.
  • the conical luminophore is advantageously designed in such a way that it acts as an optical waveguide for the pump light. As a result, the pump light is concentrated in the narrower part of the cone / truncated cone, which leads to a higher yield per unit volume.
  • the light source comprises a parabolic mirror. This focuses light that does not leave the luminophore in the direction of the exit surface of the light source, at least partially in the direction of the exit surface and thus allows a higher yield.
  • part of the outer surfaces (part of the side surface / side surfaces and / or at least one base surface) of the rod-shaped luminophore is mirrored, the desired exit surface not being mirrored is. This brings about a higher light yield, since radiation which is not emitted in the direction of the light exit surface is at least partially reflected in the direction of the light exit surface.
  • the luminophore advantageously consists of a mixture of different luminophore substances which emit light of different wavelengths. This leads to a broader polychromatic spectrum. There is sometimes an effect of secondary luminescence when light of a first emission wavelength excites another luminophoric substance which emits light of a longer emission wavelength.
  • a homogeneous mixture of the various luminophoric substances is preferably used.
  • the mixing ratio of the various luminophore substances is preferably changed over the length and / or over the radius of the rod-shaped luminophore. In this way, effects of the secondary emission can be used or offset. A layer structure with pure layers of different substances is also possible.
  • the luminophore advantageously consists either of a single crystal or of pressed powder.
  • the measuring device comprises a second receiving and evaluation unit which is designed to detect an image of the measurement object.
  • This is designed in particular as a so-called chromatic camera, which uses the different focus positions of the different wavelengths on the object in order to generate an image with an improved depth of field.
  • the measuring device comprises a second imaging optics, which are spatially separated from the first imaging optics, the first imaging optics and the second imaging optics each comprising an additional optical element, which a chromatic focus shift transversely to the optical axis of the respective imaging optics ( or more precisely a lens of the respective imaging optics).
  • the first imaging optics can be set up to form focal points of different wavelengths at different locations, the locations lying along a line segment that forms an acute angle to the optical axis of a lens of the first imaging optics.
  • the light source comprises at least one pump source which emits pump light, the pump light being converted into polychromatic light by a plate-shaped luminophore.
  • a plate-shaped luminophore is understood here to be a luminophore that is expanded in two directions, but has only a slight expansion in the third direction.
  • Light emerging through a side surface of the plate-shaped luminophore is advantageously used as measuring light.
  • the side surface is a surface that is perpendicular to the base (the base is extended in two dimensions).
  • the luminophore is made of transparent material with a homogeneous refractive index, so that pump light and fluorescent light are transported in a straight line and without scattering by several millimeters.
  • transparent ceramics or glasses doped with photoluminescence centers can also be used.
  • Single crystals from Crytur are also suitable. These have a high index of refraction (1.82 at 532 nm) but are hard and difficult to machine.
  • the typical plate thickness is 200 ⁇ m.
  • the light from the pump source preferably enters through a side surface of the plate-shaped luminophore. Particularly preferably, the light enters through that side face which is opposite the side face through which the measurement light exits.
  • the typically blue (e.g. 450 nm) or violet (e.g. 405 nm) pump light is absorbed in the photoluminescence centers and re-emitted isotropically (i.e. uniformly in all directions) with a shifted wavelength. Because the generated polychromatic light is hardly scattered or absorbed (unless it is suitable for exciting fluorescence itself), its intensity can be accumulated.
  • a capture area can be defined in the plate-shaped luminophore, i.e. a conical volume with a certain opening angle that has its tip in the point-shaped opening.
  • the opening angle of the cone is given by the maximum acceptance angle of the fiber. If, after exiting the luminophore, the measuring light is not transported via optical fibers but via free-beam optics, the opening angle is given by the aperture of the optics.
  • the polychromatic light that passes through the base surfaces and the side surfaces of the luminophore that are not used as light exit surfaces cannot be used as measuring light.
  • the base surfaces and the side surfaces not used as a light exit surface are therefore made reflective.
  • the plate-shaped luminophore is therefore provided with a wedge angle between the two base surfaces, the wedge between the two base surfaces being designed so that the distance between the base surfaces at the location of the side surface through which the measuring light emerges is greater than that Distance at the location of that side surface through which the pump light enters.
  • the wedge angle along the side surface at which the pump light penetrates is preferably between 1 ° and 10 °.
  • light from measuring light emerging from several side surfaces is used.
  • two fiber arrays can be attached to two side surfaces of the plate-shaped luminophore.
  • the fiber ends of the individual fibers of the two fiber arrays facing away from the luminophore can be arranged in such a way that they form a line of punctiform openings and thus an elongated light exit surface.
  • the optical fibers thus form a reshaping device which is set up to reshape a light distribution generated by the luminophore in such a way that the cross section of the light distribution becomes elongated.
  • the reshaping device can have a plurality of fibers, the fibers each having a first fiber end, and wherein the first fiber ends receive polychromatic light that emerges from one or more side surfaces of the plate-shaped luminophore, as well as a second fiber end in each case, the second fibers are arranged in a line and form the light exit surface.
  • the second fiber ends can serve as a confocal aperture at the same time.
  • the light from the pump source enters through a base area of the plate-shaped luminophore. This has the advantage that a larger area is available for coupling the pump light into the luminophore than with coupling in via a side surface.
  • a sufficiently large accumulated pump light power can also be achieved with pump light sources that have a comparatively low luminance when a large part of the base area is irradiated.
  • LED arrays can be used as pump light sources, which represent an inexpensive alternative to laser diodes, for example.
  • LEDs emit light on a surface. They are easier to manufacture and have a higher electrical-optical efficiency than laser diodes. Because of their flat radiation, they are easier to cool than laser diodes. On the other hand, their luminance is much lower than that of laser diodes. Only the transparency of the luminophore and the accumulation effect make it possible to accumulate the luminance of all volume sections and bring it to a value sufficient for the measurement technology.
  • that base area which is opposite the light entry area of the pump light is made reflective. This has the advantage that pump light that hits this base area does not leave the luminophore, but can instead contribute to the generation of measurement light on the way back after reflection.
  • the plate-shaped luminophore thin, for example with a thickness of 50-200 ⁇ m, so that the thickness is comparable to the typical diameter of multimode fibers. As a result, a large part of the light that hits the side surface used as the light exit surface can be used as measuring light.
  • the typical path length of the pump light in the Lumiphor is a few 100 ⁇ m, a large part of the pump light cannot contribute to the generation of fluorescent light despite the mirroring.
  • the base area which is opposite the light entry area of the pump light is therefore provided with a surface-covering texture of pyramids.
  • This texture prevents the pump light from traversing the plate vertically and on the shortest possible path.
  • the pyramid texture does not have to be incorporated into the phosphor material; a textured top layer is sufficient.
  • the light source comprises a slit diaphragm, the slit of the slit diaphragm being the light exit surface of the light source.
  • the slot can simultaneously serve as the first confocal aperture of the measuring device.
  • a reshaping device which is set up to reshape a light distribution generated by the luminophore in such a way that the cross section of the light distribution becomes more elongated has the general advantage that the light yield can be optimized.
  • a rod-shaped and a plate-shaped luminophore for example, only that part of the fluorescent light can be used as measurement light that hits the light exit surface below a certain critical angle (when using a fiber array, the critical angle is given, for example, by the maximum acceptance angle of the fibers).
  • the geometry of the rod-shaped or plate-shaped luminophore must be adapted to the geometry of the confocal aperture of the measuring device in order to enable the confocal aperture to be illuminated as homogeneously as possible.
  • the arrangement of optical fibers can be such that the first fiber ends of each optical fiber are arranged on a surface and receive polychromatic light emitted by a luminophore and the respective second fiber ends of each optical fiber are arranged on a line and emit the polychromatic light.
  • the arrangement of the second fiber ends forms the elongated light exit surface of the light source.
  • the arrangement of microlenses can be designed so that the microlenses are on a surface and split the polychromatic light into partial bundles, each partial bundle being passed on via further optical elements, for example deflection mirrors, and the individual light bundles being brought together to form an elongated light surface.
  • planar arrangement of the optical sub-elements can in particular be optimized so that the largest possible proportion of the polychromatic light generated by the luminophore can be recorded and used as measuring light.
  • the light generated by the luminophore is collimated, and the planar arrangement of partial elements is attached to a circular surface within the collimated beam.
  • the luminophore emits light in all spatial directions, and the planar arrangement of partial elements is arranged on a spherical surface or on part of a spherical surface around the luminophore.
  • the luminophore has a frustoconical section, into the top surface of which the pump light is coupled, which generates polychromatic light in the luminophore.
  • the outer surface of the luminophore is mirrored, so that the polychromatic light cannot leave the luminophore via the outer surface but is reflected on the outer surface.
  • Part of the polychromatic light that is generated in the luminophore hits the surface of the truncated cone. If the projection of a light beam points onto the symmetry axis of the truncated cone in the direction of the base, the angle between the light beam and the symmetry axis decreases after the reflection.
  • the polychromatic light finally passes through the base of the truncated cone at small angles to the axis of symmetry of the truncated cone and forms a circular planar light distribution.
  • the light is absorbed by a conversion device, for example a planar arrangement of fiber ends, and converted into an elongated light distribution.
  • a conversion device for example a planar arrangement of fiber ends
  • the luminophore has a cylindrical section, in the jacket surface of which there is an entry window for the pumped light.
  • the pump light is radiated into the cylindrical luminophore through the entrance window in such a way that the pump light hits the inside of the cylinder jacket at a flat angle and experiences total reflection.
  • the cylindrical luminophore is designed in such a way that the pump light is forced onto a spiral path within the luminophore.
  • the luminophore thus acts as a "trap" for the pump light, so that the pump light contributes completely to the generation of polychromatic light.
  • the polychromatic light leaves the luminophore through the outer surface and the base and is accordingly emitted in all spatial directions.
  • a planar arrangement of fibers can be used, which are arranged on a surface around the luminophore.
  • an arrangement of fibers can be used which are arranged on a spherical surface or a part of a spherical surface which surrounds the luminophore.
  • the luminophore has a frustoconical section, the entry window being located in the vicinity of the base and the pump light in the luminophore moving on a spiral path in the direction of the top surface.
  • the pitch of the spiral path is successively reduced until the pump light finally runs back on a spiral path in the direction of the base area.
  • This embodiment has the advantage that the luminophore can be made more compact with the same yield due to the longer travel distance of the pump light.
  • the compactness can be further increased if the luminophore is designed in such a way that it consists of two truncated cones which are connected at the base, the entry window being located in the vicinity of one of the base surfaces.
  • the light which runs on a spiral path first in the direction of the top surface of one of the truncated cones and then back to the base, is guided on a spiral path to the second top surface and back to the base after passing through the base in the second truncated cone.
  • the luminophore has a section which is in the shape of a preferably square truncated pyramid.
  • the section is arranged relative to the pump source in such a way that the pump light enters the luminophore via the top surface of the truncated pyramid. Part of the polychromatic light that is generated in the luminophore hits the surface of the truncated pyramid. If the projection of a light beam points onto the symmetry axis of the truncated cone in the direction of the base, the angle between the light beam and the symmetry axis decreases after the reflection.
  • the polychromatic light finally passes through its base at small angles to the axis of symmetry of the truncated pyramid and can therefore be more easily absorbed by a subsequent reshaping device, which converts the polygonal light distribution generated by the truncated pyramid into a linear light distribution.
  • a luminophore shaped in this way is easier and cheaper to manufacture than frustoconical luminophores and produces a more homogeneous intensity distribution.
  • a homogenizer can be arranged adjacent to the base of the truncated pyramid, which homogenizes the polychromatic light further, but no longer has to change the angular distribution.
  • the homogenizer can, for example, be cuboid and adapted to the cross section of the luminophore.
  • the reshaping device can for example comprise a multiplicity of optical fibers, first ends of the optical fibers being distributed over an area and second ends of the optical fibers being distributed along a line.
  • the first ends point to the luminophore or to the homogenizer, if one is provided.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a chromatic confocal measuring device.
  • This comprises a light source 1 which emits polychromatic measurement light 2 through a light exit surface.
  • the measuring light 2 passes through a first confocal diaphragm 3, which comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slit-shaped opening and acts as a confocal aperture.
  • the first confocal diaphragm 3 is imaged onto a measurement object 6 by means of imaging optics, which here include the lenses 4 and 5.
  • At least one component of the imaging optics, here for example the lens 5, causes a chromatic focus shift, which leads to light of different wavelengths being imaged at different heights along the optical axis of the imaging optics.
  • Measurement light 2 is reflected by the measurement object and passes back through lens 5 into the imaging optics.
  • this includes a beam splitter 7 which directs part of the reflected measuring light 2 in the direction of a first receiving and evaluation unit 8.
  • the measuring light 2 is imaged onto a second confocal diaphragm 10 through a further lens 9.
  • the chromatic-confocal principle only light of those wavelengths is sharply imaged on the second confocal diaphragm 10 that is also on the surface of the measurement object 6 were in focus. Light of these wavelengths passes through the second confocal diaphragm 10 with maximum intensity.
  • the first receiving and evaluation unit 8 measures the intensity of the measurement light reflected from the measurement object and passed through the second confocal diaphragm 10 as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and uses this to determine the distances and / or thicknesses of several points or one in Area of the measurement object 6 extending at least in one spatial direction.
  • the Figures 2 to 8 , 11 and 12 show advantageous configurations of the light source 1.
  • the light source 1 comprises, for example, a plurality of pump sources 20, for example laser diodes, which emit pump light 21 of a first wavelength.
  • the pump light 21 is directed onto a plurality of luminophores 22 which convert the pump light 21 into polychromatic light 23 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation.
  • the polychromatic light 23 comprises a spectrum of wavelengths, the wavelengths of the emission spectrum are typically greater than the wavelength of the pump light 21.
  • the polychromatic light 23 can preferably also comprise part of the pump light 21 in addition to the emission spectrum.
  • a homogenizer 25 is used. This preferably consists of a thin glass plate, which acts as an optical waveguide in one spatial direction. As a result, the polychromatic light 23 is advantageously guided in the direction of the exit surface 24 and is distributed almost uniformly along the extended dimension of the homogenizer 25. The light then emerges from the light exit surface 24 as a homogenized measuring light 26.
  • FIG 3 shows a second advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source 1 according to the example comprises a pump source 30, for example a laser diode, which emits pump light 31 of a first wavelength.
  • the pump light 31 is directed onto a rod-shaped luminophore 32, which by a physical process, for example Phosphorescence, fluorescence or scintillation, convert the pump light 31 into polychromatic light 33.
  • the pump light 31 preferably enters through a base area 34 of the rod-shaped luminophore 32. This has the advantage that the pump light passes through the entire length of the rod, so that as much pump light 31 as possible is converted.
  • the light 33 which emerges from a side surface of the rod-shaped luminophore 32 is used as the measuring light.
  • the light is generally not emitted uniformly along the length of the rod-shaped luminophore. This is in Figure 4 illustrated. Typically, most of the light 35 is emitted near the entrance surface, the emission decreasing exponentially over the length, as illustrated by the graph line 36. In addition, the emission is approximately homogeneous in all spatial directions and not only directed in the direction of the exit surface used.
  • the view from the end face 37 shows the radial emission distribution.
  • a slit diaphragm 38 is used, for example. The direction of the longer extension of the opening corresponds to the longitudinal direction of the rod-shaped luminophore 32.
  • Figure 5 shows such an advantageous possibility.
  • a slit diaphragm 58 is used here, which is tilted relative to the longitudinal axis of the rod-shaped luminophore 32.
  • the slit diaphragm 58 is further away in the vicinity of the entry surface 34 of the luminophore 32 than in the vicinity of the opposite end face.
  • a smaller proportion of the light emitted in the vicinity of the entrance surface 34 passes through the diaphragm, so that the higher emission is at least partially offset.
  • Figure 6 shows a further advantageous embodiment for homogenization.
  • the end face 37 of the rod-shaped luminophore 32 opposite the entry face 34 is mirrored, so that pump light 31, which completely passes through the luminophore 32, is mirrored here and passes through again in the opposite direction.
  • the emissions along the way there and back partially complement each other, so that the differences in intensity are partially offset.
  • FIG. 7 shows a further advantageous embodiment for homogenization.
  • the luminophore 72 is designed as a truncated cone.
  • the end face 77 opposite the entry face 74 is smaller than the entry face 74. Since the luminophore functions as a waveguide for the pump light 31 due to its high refractive index, the pump light 31 is concentrated when it passes through the luminophore 72 due to the decreasing cross section. This increases the emission per unit volume along the route, which at least partially compensates for the decreasing emission.
  • the reduction in the pumping light power along the route is answered by reducing the cross section, so that the pumping light intensity is kept at a uniform level.
  • Figure 8 shows a further advantageous embodiment of the light source 1 for homogenizing and concentrating the light.
  • the light source 1 comprises a parabolic mirror 89.
  • the parabolic mirror is arranged such that at least part of the light which does not leave the rod-shaped luminophore 32 in the direction of the slit diaphragm 38 is reflected in the direction of the slit diaphragm.
  • the parabolic mirror 89 is preferably a parabolic trough, that is to say a parabolic trough.
  • the concave borderline is a parabola.
  • the channel axis is advantageously parallel to the axis of the luminophore 32.
  • the cross section of the parabolic trough is changed over its length, in particular the trough has different depths at different points, for example deeper at one end than at the other or deeper in the middle than near the ends.
  • Figure 9 shows a schematic representation of an alternative chromatic-confocal measuring device.
  • the measuring device essentially corresponds to that in Fig. 1 measuring device shown, except that a second beam splitter 97 between the first beam splitter 7 and the first receiving and evaluation unit 8 is arranged.
  • This second beam splitter 97 directs part of the measurement light 2 reflected from the measurement object 6 onto a second receiving and evaluation unit 98.
  • the second receiving and evaluation unit 98 is an imaging unit, preferably a camera.
  • the chromatic confocal measuring device of the Figures 10a and 10b includes like that of the Figure 1 a light source 1, a first confocal diaphragm 3 and imaging optics, consisting of lenses 4 and 5 and an additional optical element 101, here designed as a prime, through which the measuring light 2 is directed onto the measuring object 6.
  • the confocal diaphragm 3 is designed here as a slit diaphragm, the direction of the slit being perpendicular to the plane of the drawing.
  • the axis of symmetry of the lens 5 is arranged at an angle to the average surface normal of the measurement object.
  • the imaging optics are designed in such a way that, in addition to the chromatic aberration along the axis of the imaging optics, there is also a significant transverse chromatic focus shift. This is preferably provided by the additional optical element 101.
  • the measurement light 2 reflected by the measurement object 6 is captured at an angle by a second imaging optics, consisting of lenses 105 and 9, and an optical element 102.
  • the second imaging optics are preferably designed to be mirror-symmetrical to the first imaging optics.
  • the measuring device comprises a second confocal aperture 10 and a first receiving and evaluation unit 8.
  • FIG 11 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source 1 according to the example comprises a pump source 120, for example a laser diode, which emits pump light 121 of a first wavelength.
  • the pump light 121 is directed onto a luminophore 122, which converts the pump light 121 into polychromatic light 123 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation.
  • the polychromatic light 123 comprises a spectrum of wavelengths, the wavelengths of this spectrum are typically greater than the wavelength of the pump light 121.
  • the polychromatic light 123 can preferably also comprise part of the pump light 121.
  • a slit diaphragm 126 is preferably arranged at the location of the focal line, the slit opening of which represents the elongated exit surface of the light source 1.
  • FIG 12 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source 1 according to the example comprises a pump source 130, for example a laser, which emits pump light 131 of a first wavelength.
  • the pump light 131 is first collimated by an aspherical lens 134 and then focused on a line segment by a cylindrical lens 135.
  • a luminophore 136 is arranged at the location of the focus line and converts the pump light 131 into polychromatic light 137 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation.
  • FIG 13 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source according to the example comprises a pump light source 210 which directs the pump light 211 onto a waveguide 212 which guides part of the pump light onto a wedge-shaped luminophore 215 so that the pump light hits the entire entrance surface of the luminophore.
  • the luminophore 215 converts the pump light into polychromatic light 213 and is designed in such a way that it acts as a waveguide for the polychromatic light.
  • the luminophore is wedge-shaped in two spatial directions, the two spatial directions being orthogonal to the direction of propagation of the light. In the Figure 13 Examples of light rays are shown that show the geometric path of the polychromatic light.
  • the light which runs at large angles to the direction of propagation in the luminophore 215 hits one of the side surfaces. Due to the wedge-shaped shape of the waveguide, the light continues to travel at smaller angles to the direction of propagation after reflection.
  • the Luminophore is designed such that the side length on the exit surface in one spatial direction corresponds to the desired side length of the light exit surface 214 in that spatial direction in which the light exit surface is only slightly extended.
  • the polychromatic light is propagated further in a second wedge-shaped waveguide 216, the second waveguide being wedge-shaped in only one spatial direction.
  • the angle of the light to the direction of propagation is further flattened in one spatial direction by reflection on the side surfaces.
  • the second waveguide is designed so that the side length on the light exit surface corresponds to that side length of the light exit surface in which the light exit surface is extended.
  • the polychromatic light leaves the light exit surface at a small opening angle, so that the finite aperture of the measuring device is sufficient to fully use the light as measuring light.
  • FIG 14 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source 1 according to the example comprises a pump source 150, for example a laser diode, which emits pump light 151 of a first wavelength.
  • the pump light is directed onto a side surface of a plate-shaped luminophore 154.
  • the pump light is first collimated by collimation optics 152 and then focused by cylinder optics 153 in the direction in which the plate-shaped luminophore has a small extension.
  • the luminophore converts pump light into polychromatic light 155. Part of the polychromatic light generated in the plate-shaped luminophore strikes the side surface opposite the entry surface of the pump light, possibly after reflection on one of the base surfaces or one of the side surfaces, and exits the luminophore through this side surface.
  • the base surfaces and those side surfaces that are not used as light exit surfaces can be made reflective.
  • FIG 15 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source here comprises a plurality of pump light sources 160, for example LEDs, which are positioned along a line and generate the pump light 161.
  • the line of pump light sources is imaged by imaging optics 166 onto a side surface of a plate-shaped luminophore 164, which serves as an entry surface for the pump light
  • the line along which the pump light sources are arranged is parallel to that direction in which the entry surface is extended, so that a largely homogeneous illumination of the entry surface is achieved.
  • the imaging optics are advantageously designed in such a way that the extension of the LEDs in the direction perpendicular to the line direction is comparable to the thickness of the plate-shaped luminophore.
  • a 1: 1 image is advantageous.
  • the aperture of the imaging optics must be kept as large as possible so that as much pump light as possible can be coupled into the plate-shaped luminophore.
  • the linear arrangement of pump light sources can also be attached directly to the side surface of the plate-shaped luminophore, so that the pump light can be coupled into the plate-shaped luminophore without imaging optics.
  • the light source shown comprises a plurality of fibers 167, the fibers each having a first fiber end 168 which receives polychromatic light which is emitted by the luminophore through one of the side surfaces.
  • the fibers each have a second fiber end 169, the second fiber end emitting polychromatic light 165.
  • the second fiber ends are arranged in a line and form a light exit surface.
  • the yield is increased.
  • FIG 16 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source 1 according to the example comprises a planar pump light source 170, which is designed here as an array of LEDs extended in two spatial directions.
  • the pump light 171 generated by the pump light source enters through a first base surface of the plate-shaped luminophore 174 and generates polychromatic light 175 which leaves the luminophore through one of the side surfaces.
  • the second base area of the luminophore can be made reflective so that the pump light can also contribute to the generation of polychromatic light after reflection on the second base area.
  • FIG 17 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source according to the example comprises a pump source 180, for example a laser diode, which emits pump light 181 of a first wavelength.
  • the pump light is directed through imaging optics 182 onto the top surface of a luminophore 183 which has the shape of a truncated cone.
  • the light source comprises a multiplicity of optical fibers 184, each having a first fiber end 185, the first fiber ends being positioned in a planar arrangement near the base of the luminophore and receiving the polychromatic light generated by the luminophore, as well as a second fiber end 186 each, wherein the second fiber ends are arranged in a line, emit the polychromatic light 187 and together form the light exit surface of the light source.
  • the luminophore is designed in the form of a truncated cone.
  • planar arrangement of the fiber ends can in particular be designed in such a way that the part of the base area that is penetrated by the polychromatic light is covered as completely as possible, so that the largest possible part of the light can be coupled into the fibers and carried on.
  • FIG 18 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source according to the example comprises a pump source 190, for example a laser diode, which emits pump light 191 of a first wavelength.
  • the light source further comprises a cylindrical luminophore 193.
  • the cylindrical luminophore is provided with an entry window 198 through which the pump light is coupled into the luminophore. If the pump light is focused at the level of the entry window, the size of the entry window can be kept very small. For example, an extension of 10 ⁇ m for the entry window can be sufficient.
  • the pump light is coupled in such that the pump light hits the inside of the lateral surface at a flat angle and experiences total reflection. This behavior is repeated in the case of successive reflections on the inside of the lateral surface, so that the pump light is forced onto a spiral path within the cylindrical luminophore.
  • the cylindrical luminophore is designed in such a way that the pump light on its way along the spiral path from the entrance window to the base of the cylinder largely contributes to the generation of polychromatic light.
  • a typical mean free path of the pump light in the luminophore of 200 ⁇ m this is ensured, for example, with a path length of 1 mm.
  • the cylindrical luminophore can be implemented very compactly and at the same time provide a sufficiently large path length for the pump light.
  • the cylinder can have a radius of 25 ⁇ m and the pitch of the spiral path 20 ⁇ m (whereby with an entrance window of 10 ⁇ m it is ensured that the pump light does not leave the cylindrical luminophore again through the entrance window after the first circling).
  • the pump light can cover 6 circles and thus a path length of more than 1mm on the way from the entrance window to the base area.
  • the polychromatic light 197 is emitted by the luminophore over the lateral surface and the base surfaces in all spatial directions.
  • the light source comprises a plurality of fibers, each of which has first fiber ends 195 which are arranged on a surface that partially encloses the luminophore.
  • the fiber ends are preferably packed as tightly as possible in order to collect and transmit the largest possible part of the polychromatic light.
  • the respective second fiber ends of the fibers are arranged in a line and form an elongated light exit surface.
  • FIG 19 shows a further advantageous embodiment of the light source 1.
  • the light source according to the example comprises a luminophore 203, which is designed in the form of two truncated cones, which are connected at the base.
  • the pump light 201 is coupled into the luminophore through an entry window 208, the pump light in the luminophore being forced onto a spiral path by successive total reflections and generating polychromatic light 207.
  • the path height of the pumping light on the way in the first truncated cone from the entrance window to the first top surface decreases until the pumping light moves back to the base surface.
  • the pump light can continue in the second truncated cone, where the behavior is repeated.
  • This configuration of the luminophore allows long path lengths of the pump light in the luminophore to be achieved with a very compact design.
  • This also enables the use of photoluminescent materials whose half-value length is greater than 1 mm is, for example, very transparent phosphor-in-glass materials, which are advantageous compared to single crystals because of their heat resistance, easier processing and the generation of broadband and evenly bright spectra.
  • FIG. 20 shows a further advantageous embodiment of the light source 1, which is essentially that in FIG Figure 17 corresponds to the light source shown.
  • the light source according to the example comprises a pump source 310, for example a laser diode, which emits pump light 311 of a first wavelength.
  • the pump light 311 is directed through an imaging optics 312 onto a luminophore 313 which, in this exemplary embodiment, has the shape of a square truncated pyramid, over the top surface of which the pump light 311 is coupled.
  • the cross section of the luminophore 313 is thus square and increases continuously with increasing distance from the top surface to the base of the truncated pyramid.
  • the side surfaces of the truncated pyramid are mirrored so that no light can escape through the side surfaces.
  • the base area adjoins a square side surface of a cuboid made of glass, which forms a homogenizer 314. If the luminophore 313 is of sufficient length, the homogenizer 314 can be omitted.
  • the light source 1 also comprises a shaping device which is formed by a plurality of optical fibers 315.
  • First fiber ends of the fibers 315 are arranged flat in the vicinity of the other square side surface of the homogenizer 314 and receive the polychromatic light generated by the luminophore and transmitted by the homogenizer 314.
  • the second fiber ends of the optical fibers 315 are arranged along a line and together define the linear exit surface 316 of the light source 1.
  • the truncated pyramid-shaped luminophore 313 minimizes the portion of the light which strikes the first fiber ends of the optical fibers 315 at an angle that is too steep and thus cannot be coupled into the fibers 315.
  • the pyramidal shape has the advantage that it can be made more easily from the often difficult to machine luminophoric materials.
  • the pyramidal shape to a leads to a more uniform intensity distribution on the base of the luminophore. In the case of rotationally symmetrical luminophores, an undesirable concentration of the polychromatic light on the axis of symmetry is usually observed.
  • planar arrangement of the fiber ends can in particular be designed in such a way that the part of the base area of the homogenizer 314 (or, in the absence of the latter, the luminophore 313) through which the polychromatic light passes is covered as completely as possible that the largest possible part of the light can be coupled into the fibers 315 and passed on.
  • Figure 21 shows a further advantageous embodiment of the light source 1, the elements from the Figures 13 , 17th and 20th shown embodiments combined.
  • the light source according to the example comprises a pump source 320, for example a laser diode, which emits pump light 321 of a first wavelength.
  • the pump light 321 is directed onto the end face of a rod-shaped luminophore 323 by means of imaging optics 322.
  • the rod has a circular cross-section.
  • oval, square, rectangular or other regular or irregular polygonal cross-sections are also possible.
  • the side surfaces of the luminophore 323 are mirrored so that no light can escape to the outside via the side surfaces.
  • the other end face of the rod-shaped luminophore 323 adjoins a square top surface of a homogenizer 324 which is made of glass and has the shape of a truncated pyramid.
  • the cross section of the homogenizer is square and increases continuously with increasing distance from the luminophore 323 to the base of the truncated pyramid.
  • the light source 1 also includes a reshaping device, which is also formed here by a multiplicity of optical fibers 325.
  • First ends of the fibers 325 are arranged flat in the vicinity of the square base of the homogenizer 324 and absorb the polychromatic light generated by the luminophore and transmitted by the homogenizer 324.
  • the second ends of the optical fibers 325 are arranged along a line and together define the linear exit surface 326 of the light source 1.
  • the homogenizer 324 minimizes the portion of the light which strikes the first ends of the optical fibers 325 at an angle that is too steep and therefore cannot be coupled into the fibers 325.
  • the light source 1 shown has the advantage that the geometry of the luminophore 323 can be determined primarily from the point of view of ease of manufacture.
  • the more complicated, but very advantageous geometry of the pyramidal homogenizer 324 with regard to the homogenization and the coupling into the fiber ends, on the other hand, can easily be realized from the material glass.
  • the conversion of the polychromatic light into the linear exit surface 326 is also undertaken in this exemplary embodiment by the conversion device formed by the optical fibers 325.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Eine chromatisch-konfokale Messvorrichtung zur Messung von Abständen und/oder Dicken von mehreren Stellen hat eine Lichtquelle (1), welche durch eine Lichtaustrittsfläche polychromatisches Messlicht (2) emittiert, und mindestens eine erste konfokale Apertur (3, 10), durch die das Messlicht (2) tritt und die eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung umfasst. Zur Messvorrichtung gehört ferner eine Abbildungsoptik (4, 5), welche dazu eingerichtet ist, eine chromatische Fokusverschiebung des Messlichts hervorzurufen und die erste konfokale Apertur (3) in ein Messvolumen abzubilden, wobei verschiedene Wellenlängen in verschiedenen Höhen fokussiert sind. Eine erste Empfangs- und Auswerteeinheit (8) ist ausgebildet, um die Intensität des vom Messobjekt reflektierten Messlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge und der transversalen Position der Reflexionsstelle auf dem Messobjekt zu messen und daraus Abstände und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs des Messobjekts (6) zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist die Lichtquelle (1) eine lasergepumpte Luminophor-basierte Lichtquelle und die Austrittsfläche länglich.A chromatic confocal measuring device for measuring distances and / or thicknesses of several points has a light source (1), which emits polychromatic measuring light (2) through a light exit surface, and at least one first confocal aperture (3, 10) through which the measuring light (2) and which comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening. The measuring device also includes imaging optics (4, 5) which are set up to cause a chromatic focus shift of the measuring light and to image the first confocal aperture (3) in a measuring volume, with different wavelengths being focused at different heights. A first receiving and evaluation unit (8) is designed to measure the intensity of the measurement light reflected from the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to measure distances and / or thicknesses from several points or one into at least one To determine the spatial direction of the extended area of the measurement object (6). According to the invention, the light source (1) is a laser-pumped luminophore-based light source and the exit surface is elongated.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine chromatisch-konfokale Messvorrichtung zur simultanen Messung von Abständen und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens einer Raumrichtung ausgedehnten Bereichs eines Messobjekts. Die Messvorrichtung umfasst eine Lichtquelle, welche durch eine Lichtaustrittsfläche polychromatisches Messlicht emittiert, und mindestens eine erste konfokale Apertur, durch die das Messlicht tritt. Die erste konfokale Apertur umfasst eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung. Die Messvorrichtung umfasst auch eine Abbildungsoptik, welche dazu eingerichtet ist, eine chromatische Fokusverschiebung des Messlichts hervorzurufen und die erste konfokale Apertur in ein Messvolumen abzubilden, wobei verschiedene Wellenlängen in verschiedenen Höhen fokussiert sind, sowie eine erste Empfangs- und Auswerteeinheit, welche ausgebildet ist, um die Intensität des vom Messobjekt reflektierten Messlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge und der transversalen Position der Reflexionsstelle auf dem Messobjekt zu messen und daraus Abstände und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs des Messobjekts zu bestimmen.The invention relates to a chromatic-confocal measuring device for the simultaneous measurement of distances and / or thicknesses from several points or an area of a measurement object that is extended in at least one spatial direction. The measuring device comprises a light source which emits polychromatic measuring light through a light exit surface, and at least one first confocal aperture through which the measuring light passes. The first confocal aperture comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening. The measuring device also includes imaging optics which are set up to cause a chromatic focus shift of the measuring light and to image the first confocal aperture in a measuring volume, with different wavelengths being focused at different heights, as well as a first receiving and evaluation unit which is designed to to measure the intensity of the measurement light reflected by the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to determine distances and / or thicknesses from several points or an area of the measurement object that extends in at least one spatial direction.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the prior art

Aus der WO 2016/092348 A1 ist eine chromatisch-konfokale Höhenmessvorrichtung bekannt, welche eine Mehrzahl von in einer Linie angeordneten Messpunkten aufweist, um das Messvolumen quer zur optischen Achse zu vergrößern.From the WO 2016/092348 A1 A chromatic-confocal height measuring device is known which has a plurality of measuring points arranged in a line in order to enlarge the measuring volume transversely to the optical axis.

In der DE 10 2018 114 860 A1 ist außerdem eine chromatisch-konfokale Messeinrichtung beschrieben, welche Schlitzblenden als konfokale Blenden umfasst, so dass ein kontinuierlicher, ausgedehnter Bereich des Messobjekts entlang der Projektion der Blende vermessen werden kann.In the DE 10 2018 114 860 A1 a chromatic confocal measuring device is also described which comprises slit diaphragms as confocal diaphragms, so that a continuous, extensive area of the measurement object can be measured along the projection of the diaphragm.

Bei bekannten Messeinrichtungen besteht der Nachteil, dass entweder Licht einer punktförmigen Lichtquelle auf das gesamte Messvolumen verteilt werden muss, was zu einer geringen Intensität führt und damit zu einer Einschränkung der möglichen Messrate, oder aber eine große Mehrzahl von punktförmigen Lichtquellen eingesetzt werden muss, was zu hohen Kosten führt. Bekannte Lichtquellen haben zu wenig Ausgangsleistung, um einen chromatisch-konfokalen Liniendetektor mit hoher Frequenz zu betreiben.Known measuring devices have the disadvantage that either light from a point light source has to be distributed over the entire measurement volume, which leads to a low intensity and thus a limitation of the possible measuring rate, or a large number of point light sources must be used, which leads to high costs. Known light sources have too little output power to operate a chromatic-confocal line detector at a high frequency.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Lichtquelle anzugeben, welche zum Betrieb eines chromatisch-konfokalen Liniendetektors mit hoher Frequenz geeignet ist.It is therefore the object of the invention to provide an inexpensive light source which is suitable for operating a chromatic-confocal line detector at a high frequency.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Luminophor-basierten Lichtquelle, deren Lichtaustrittsfläche länglich ist.This object is achieved by providing a luminophore-based light source, the light exit surface of which is elongated.

Unter einer Luminophor-basierten Lichtquelle wird eine Lichtquelle verstanden, in welcher mittels einer Pumpquelle (typischerweise Laser oder LED) ein Leuchtstoff (Luminophor) angeregt wird, welcher durch einen physikalischen Prozess, insbesondere Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation, Licht aussendet. Ein Luminophor ist hier allgemein eine strahlungskonvertierende Substanz.A luminophore-based light source is understood to mean a light source in which a luminescent material (luminophore) is excited by means of a pump source (typically laser or LED) and emits light through a physical process, in particular phosphorescence, fluorescence or scintillation. A luminophore is here generally a radiation-converting substance.

Eine längliche Austrittsfläche bedeutet, dass die Fläche in einer Raumrichtung wesentlich länger ist als in die andere, insbesondere um mindestens eine Größenordnung.An elongated exit surface means that the surface is significantly longer in one spatial direction than in the other, in particular by at least one order of magnitude.

Luminophor-basierten Lichtquellen an sich sind bekannt, jedoch keine, welche für diese Anwendung geeignet wäre.Luminophore-based light sources are known per se, but none that would be suitable for this application.

Erfindungsgemäß wird also eine Messvorrichtung oben genannter Art bereitgestellt, deren Lichtquelle eine lasergepumpte Luminophor-basierte Lichtquelle ist und die Austrittsfläche der Lichtquelle länglich ist. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtquelle die gesamte konfokale Apertur ausleuchten kann und dabei eine hohe Effizienz und hohe Lichtausbeute hat.According to the invention, a measuring device of the type mentioned above is provided, the light source of which is a laser-pumped luminophore-based light source and the exit surface of the light source is elongated. This has the advantage that the light source can illuminate the entire confocal aperture and at the same time has a high efficiency and a high light yield.

Die erste konfokale Apertur umfasst eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung. Insbesondere sind die punktförmigen Öffnungen in einer Reihe angeordnet, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen. Im Falle von punktförmigen Öffnungen handelt es sich um einen sogenannten Multipunkt-Sensor, welcher eingerichtet ist, eine Reihe von Punkten auf dem Messobjekt zu vermessen. In diesem Fall kann die erste konfokale Apertur auch als Enden einer Reihe von Fasern ausgeführt sein, wobei jedes Faserende einer punktförmigen Öffnung entspricht. Umfasst die erste konfokale Apertur eine schlitzförmige Öffnung, so handelt es sich um einen sogenannten chromatischen Liniensensor, welcher eingerichtet ist, um einen linienförmigen Bereich auf dem Messobjekt zu beleuchten und zu vermessen. Die Dichte der Messstellen in dem linienförmigen Bereich hängt dabei mit der Empfangs- und Auswerteeinheit und deren transversaler Auflösung zusammen.The first confocal aperture comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening. In particular, the punctiform openings arranged in a row, preferably at regular intervals. In the case of punctiform openings, a so-called multipoint sensor is involved, which is set up to measure a series of points on the measurement object. In this case, the first confocal aperture can also be designed as ends of a row of fibers, each fiber end corresponding to a point-like opening. If the first confocal aperture comprises a slit-shaped opening, it is a so-called chromatic line sensor which is set up to illuminate and measure a linear area on the measurement object. The density of the measuring points in the linear area depends on the receiving and evaluation unit and its transversal resolution.

Die erste Empfangs- und Auswerteeinheit umfasst bevorzugt ein Spektrometer, welches die Intensitäten von empfangenem Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge erfasst.The first receiving and evaluation unit preferably comprises a spectrometer which detects the intensities of received light as a function of the wavelength.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle mindestens eine Pumpquelle, welche Pumplicht emittiert und auf einen Luminophor richtet, der das Pumplicht in polychromatisches Licht umwandelt. Das Pumplicht ist im Regelfall nahezu monochromatisch. Als Pumpquellen werden bevorzugt Laserdioden eingesetzt, aufgrund der hohen erreichbaren Intensität.According to a preferred embodiment of the invention, the light source comprises at least one pump source which emits pump light and directs it onto a luminophore which converts the pump light into polychromatic light. As a rule, the pump light is almost monochromatic. Laser diodes are preferably used as pump sources because of the high intensity that can be achieved.

Das Pumplicht kann auch von einer Mehrzahl von Luminophoren in polychromatisches Licht umgewandelt werden, die voneinander getrennt angeordnet sind.The pump light can also be converted into polychromatic light by a plurality of luminophores which are arranged separately from one another.

Bei einigen Ausführungsbeispielen tritt das polychromatische Licht anschließend durch einen Homogenisator, derart, dass die Intensität des von der Austrittsfläche austretenden Lichts zumindest nahezu gleichmäßig verteilt ist. Vorzugsweise ist der Homogenisator als eine dünne Platte, bevorzugt aus Glas, ausgeführt, durch welche das Licht im Wesentlichen in eine erste Raumrichtung propagiert, während die Platte in einer zweiten Raumrichtung als Lichtwellenleiter fungiert, und das Licht sich in der dritten Raumrichtung ausbreiten und damit gleichmäßig verteilen kann. Dies hat den Zweck einer gleichmäßigen Ausleuchtung über das Messvolumen. Die Luminophore können hier näherungsweise punktförmig sein, bzw. ein kleines Volumen aufweisen.In some exemplary embodiments, the polychromatic light then passes through a homogenizer in such a way that the intensity of the light emerging from the exit surface is at least almost uniformly distributed. The homogenizer is preferably designed as a thin plate, preferably made of glass, through which the light essentially propagates in a first spatial direction, while the plate functions as an optical waveguide in a second spatial direction, and the light propagates in the third spatial direction and thus evenly can distribute. This has the purpose of uniform illumination over the measurement volume. The luminophores can be approximately punctiform here or have a small volume.

Der Homogenisator kann beispielsweise einen Abschnitt haben, der die Form eines vorzugsweise quadratischen Pyramidenstumpfes hat, der so angeordnet ist, dass das polychromatische Licht über die Deckfläche des Pyramidenstumpfes in den Abschnitt eintritt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die pyramidale Form zu einer besonders gleichmäßigen Intensitätsverteilung an der Grundfläche des Pyramidenstumpfes führt. Bei rotationssymmetrischen Homogenisatoren beobachtet man in der Regel eine unerwünschte Konzentration des polychromatischen Lichts auf der Symmetrieachse.The homogenizer can, for example, have a section which has the shape of a preferably square truncated pyramid which is arranged such that the polychromatic light enters the section via the top surface of the truncated pyramid. It has surprisingly been shown that the pyramidal shape leads to a particularly uniform distribution of intensity on the base of the truncated pyramid. In the case of rotationally symmetrical homogenizers, an undesirable concentration of the polychromatic light on the axis of symmetry is usually observed.

Ein pyramidaler Homogenisator ist ferner vorteilhaft, wenn eine noch zu erläuternde Umformungseinrichtung eingesetzt wird, die den Querschnitt der Lichtverteilung länglicher macht und in die das polychromatische Licht eingekoppelt werden muss. Enthält die Umformungseinrichtung beispielsweise Lichtleitfasern, so kann das polychromatische Licht nur unter kleinen Winkeln in die Fasern eintreten. Die Form des Pyramidenstumpfes minimiert den Anteil des Lichts, der unter einem zu steilen Winkel auf die Fasern trifft.A pyramidal homogenizer is also advantageous if a shaping device to be explained is used which makes the cross section of the light distribution more elongated and into which the polychromatic light has to be coupled. For example, if the conversion device contains optical fibers, the polychromatic light can only enter the fibers at small angles. The shape of the truncated pyramid minimizes the amount of light that hits the fibers at too steep an angle.

Seitenflächen des Pyramidenstumpfes können dabei so geneigt sein, dass in dem Abschnitt geführtes polychromatisches Licht durch Totalreflexion in dem Homogenisator geführt wird. Dadurch entfällt der Aufwand für eine Verspiegelung der Seitenflächen.Side surfaces of the truncated pyramid can be inclined in such a way that polychromatic light guided in the section is guided by total reflection in the homogenizer. This eliminates the need for mirroring the side surfaces.

Ein Homogenisator beschriebener Art kann auch mit allen nachfolgenden Ausführungsformen kombiniert werden.A homogenizer of the type described can also be combined with all of the following embodiments.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Luminophor stabförmig. Durch eine Seitenfläche des stabförmigen Luminophors austretendes Licht wird vorteilhafterweise als Messlicht verwendet. Die Seitenfläche ist dabei eine Fläche, welche sich über die Länge des Stabes ausdehnt. Dies hat den Vorteil, dass nur eine Pumpquelle und nur ein Luminophor benötigt werden, um über einen länglichen Bereich Licht abzugeben, wobei das Licht aus einem kontinuierlichen Bereich abgegeben wird anstatt von mehreren Punktquellen.According to a preferred embodiment of the invention, the luminophore is rod-shaped. Light emerging through a side face of the rod-shaped luminophore is advantageously used as measuring light. The side surface is a surface that extends over the length of the rod. This has the advantage that only one pump source and only one luminophore are required to emit light over an elongated area, the light being emitted from a continuous area instead of from several point sources.

Der stabförmige Luminophor kann dabei eine Grundfläche (und Querschnitt) beliebiger Form, bspw. kreisförmig oder Polygon, haben. Die Grundfläche ist die Fläche an einem Ende des Stabes. Es handelt sich bei der geometrischen Form also bevorzugt um einen Zylinder oder ein Prisma, dessen Höhe deutlich größer ist als der Durchmesser der Grundfläche.The rod-shaped luminophore can have a base (and cross-section) of any shape, for example circular or polygon. The base is the area on one End of the rod. The geometric shape is therefore preferably a cylinder or a prism, the height of which is significantly greater than the diameter of the base area.

Vorzugsweise tritt das Licht dabei durch eine der Grundflächen des stabförmigen Luminophors ein. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist es, von beiden Grundflächen des stabförmigen Luminophors aus zu pumpen, was die Lichtausbeute verbessert und die Abstrahlung zumindest teilweise über die Stablänge gleichmäßiger macht.The light preferably enters through one of the base surfaces of the rod-shaped luminophore. Another advantageous possibility is to pump from both base surfaces of the rod-shaped luminophore, which improves the light yield and makes the radiation at least partially more uniform over the length of the rod.

Alternativ tritt Pumplicht durch eine Seitenfläche des Luminophors ein. In diesem Fall werden entweder mehrere Pumpquellen über die Länge des stabförmigen Luminophors eingesetzt, oder aber Pumplicht einer einzelnen Pumpquelle wird, beispielsweise mittels eine Fokussieroptik mit einer Zylinderlinse, auf einen Linienabschnitt am Ort des Luminophors fokussiert.Alternatively, pump light enters through a side surface of the luminophore. In this case, either several pump sources are used over the length of the rod-shaped luminophore, or pump light from a single pump source is focused on a line segment at the location of the luminophore, for example by means of focusing optics with a cylindrical lens.

Vorteilhafterweise ist der stabförmige Luminophor so ausgeführt, dass er als Lichtwellenleiter für das Pumplicht und/oder das Messlicht wirkt. Dies wird vor allem durch die Wahl der Oberflächenbeschaffenheit (glatte Oberfläche) und einen geringen Durchmesser (typischerweise ca. 5µm oder ca. 50µm, je nach gewünschtem Lichtwellenleitertyp) erreicht.The rod-shaped luminophore is advantageously designed such that it acts as an optical waveguide for the pump light and / or the measurement light. This is achieved primarily through the choice of surface properties (smooth surface) and a small diameter (typically approx. 5 µm or approx. 50 µm, depending on the type of optical waveguide required).

LED-Luminophore haben üblicherweise mittlere Weglängen im Bereich 0,2mm bis 0,5mm für die Absorption und frequenzverschobene Lichtemission. Im Falle annähernd punktförmiger Lichtquellen muss das Pumplicht durch vielfache Lichtstreuung an Korngrenzen in einem kleinen Leuchtbereich unter 100µm festgehalten werden, um einen Leuchtfleck zu erhalten, der für die punktförmige Abstandsmessung klein genug ist. Mit dem stabförmigen Luminophor kann das Pumplicht linear und streuungsfrei geführt werden wie in einer Single- oder Multimodefaser (Lichtwellenleiter).LED luminophores usually have mean path lengths in the range 0.2mm to 0.5mm for absorption and frequency-shifted light emission. In the case of approximately point-shaped light sources, the pump light must be held in place by multiple light scattering at grain boundaries in a small luminous area below 100 µm in order to obtain a light spot that is small enough for the point-shaped distance measurement. With the rod-shaped luminophore, the pump light can be guided linearly and without scattering, like in a single or multimode fiber (optical waveguide).

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle eine Schlitzblende, wobei der Schlitz der Schlitzblende die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle ist. Der Schlitz kann gleichzeitig als erste konfokale Apertur der Messvorrichtung dienen. Durch die Blende wird Licht, welches nicht durch die Austrittsfläche gerichtet ist, vorteilhaft abgeschirmt, um die Messung nicht zu beeinflussen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the light source comprises a slit diaphragm, the slit of the slit diaphragm being the light exit surface of the light source. The slot can simultaneously serve as the first confocal aperture of the measuring device. The aperture advantageously shields light that is not directed through the exit surface in order not to influence the measurement.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schlitzblende relativ zur Längsachse des stabförmigen Luminophors verkippt. Dies hat den Vorteil, dass eine ungleichmäßige Abgabe von Licht über die Länge des Luminophors zumindest teilweise ausgeglichen werden kann, da durch den Teil der Schlitzblende, welcher näher am Luminophor ist, prozentual mehr Licht tritt als durch den weiter entfernten Teil. Daher ist vorteilhafterweise die Schlitzblende so verkippt, dass diese näher an einem Bereich des Luminophors ist, welcher weniger Licht abgibt und weiter entfernt von einem Bereich des Luminophors, welcher mehr Licht abgibt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the slit diaphragm is tilted relative to the longitudinal axis of the rod-shaped luminophore. This has the advantage that an uneven emission of light over the length of the luminophore can be at least partially compensated for, since a percentage of more light passes through the part of the slit diaphragm which is closer to the luminophore than through the part further away. The slit diaphragm is therefore advantageously tilted so that it is closer to an area of the luminophore which emits less light and further away from an area of the luminophore which emits more light.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die einer Eintrittsfläche, durch welche das Pumplicht in den Luminophor eintritt, gegenüberliegende Stirnfläche des stabförmigen Luminophors verspiegelt ausgeführt. Dies hat den Effekt, dass Pumplicht, welches den Luminophor vollständig durchtritt, am Ende reflektiert wird und nochmals den Luminophor durchtritt. Dies bewirkt eine höhere Ausbeute und eine gleichmäßigere Abstrahlung.According to a particularly preferred embodiment of the invention, that of an entry surface through which the pump light enters the luminophore, the opposite end face of the rod-shaped luminophore is made reflective. This has the effect that pump light which completely passes through the luminophore is reflected at the end and passes through the luminophore again. This results in a higher yield and more uniform radiation.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Luminophor konisch ausgeführt, insbesondere als Kegelstumpf oder Kegel. Dies bewirkt eine gleichmäßigere Lichtausbeute. Bevorzugt ist die Eintrittsfläche hier die größere Grundfläche des Kegelstumpfes bzw. durch die Grundfläche des Kegels. Vorteilhafterweise ist der konische Luminophor dabei so ausgeführt, dass er als Lichtwellenleiter für das Pumplicht wirkt. Hierdurch wird das Pumplicht im schmaleren Teil des Kegels/Kegelstumpfs konzentriert, was zu einer höheren Ausbeute pro Volumeneinheit führt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the luminophore is designed to be conical, in particular as a truncated cone or a cone. This results in a more even light output. The entry surface is preferably the larger base area of the truncated cone or through the base area of the cone. The conical luminophore is advantageously designed in such a way that it acts as an optical waveguide for the pump light. As a result, the pump light is concentrated in the narrower part of the cone / truncated cone, which leads to a higher yield per unit volume.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle einen Parabolspiegel. Dieser fokussiert Licht, welches den Luminophor nicht in Richtung der Austrittsfläche der Lichtquelle verlässt, zumindest teilweise in Richtung der Austrittsfläche und erlaubt damit eine höhere Ausbeute.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the light source comprises a parabolic mirror. This focuses light that does not leave the luminophore in the direction of the exit surface of the light source, at least partially in the direction of the exit surface and thus allows a higher yield.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Teil der Außenflächen (ein Teil der Seitenfläche/Seitenflächen und/oder mindestens eine Grundfläche) des stabförmigen Luminophors verspiegelt, wobei die gewünschte Austrittsfläche unverspiegelt ist. Dies bewirkt eine höhere Lichtausbeute, da Strahlung, welche nicht in Richtung der Lichtaustrittsfläche emittiert wird, zumindest teilweise in Richtung der Lichtaustrittsfläche gespiegelt wird.According to a particularly preferred embodiment of the invention, part of the outer surfaces (part of the side surface / side surfaces and / or at least one base surface) of the rod-shaped luminophore is mirrored, the desired exit surface not being mirrored is. This brings about a higher light yield, since radiation which is not emitted in the direction of the light exit surface is at least partially reflected in the direction of the light exit surface.

Vorteilhafterweise besteht der Luminophor aus einer Mischung von verschiedenen luminophoren Substanzen, welche Licht verschiedener Wellenlängen emittieren. Dies führt zu einem breiteren polychromatischen Spektrum. Es besteht mitunter ein Effekt sekundärer Lumineszenz, wenn Licht einer ersten Emissionswellenlänge eine andere luminophore Substanz anregt, welche Licht einer größeren Emissionswellenlänge emittiert.The luminophore advantageously consists of a mixture of different luminophore substances which emit light of different wavelengths. This leads to a broader polychromatic spectrum. There is sometimes an effect of secondary luminescence when light of a first emission wavelength excites another luminophoric substance which emits light of a longer emission wavelength.

Bevorzugt wird ein homogenes Gemisch der verschiedenen luminophoren Substanzen verwendet.A homogeneous mixture of the various luminophoric substances is preferably used.

Bevorzugt wird das Mischverhältnis der verschiedenen luminophoren Substanzen über die Länge und/oder über den Radius des stabförmigen Luminophors verändert. Hierdurch können Effekte der sekundären Emission ausgenutzt oder ausgeglichen werden. Es ist auch ein Schichtaufbau mit reinen Schichten unterschiedlicher Substanzen möglich.The mixing ratio of the various luminophore substances is preferably changed over the length and / or over the radius of the rod-shaped luminophore. In this way, effects of the secondary emission can be used or offset. A layer structure with pure layers of different substances is also possible.

Vorteilhafterweise besteht der Luminophor entweder aus einem Einkristall oder aus gepresstem Pulver.The luminophore advantageously consists either of a single crystal or of pressed powder.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Messvorrichtung eine zweite Empfangs- und Auswerteeinheit, welche ausgebildet ist, um eine Abbildung des Messobjekts zu erfassen. Diese ist insbesondere als sogenannte chromatische Kamera ausgeführt, welche die verschiedenen Fokuslagen der verschiedenen Wellenlängen auf dem Objekt ausnutzt, um ein Bild mit einer verbesserten Tiefenschärfe zu erzeugen.According to a preferred embodiment of the invention, the measuring device comprises a second receiving and evaluation unit which is designed to detect an image of the measurement object. This is designed in particular as a so-called chromatic camera, which uses the different focus positions of the different wavelengths on the object in order to generate an image with an improved depth of field.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Messvorrichtung eine zweite Abbildungsoptik, welche räumlich getrennt von der ersten Abbildungsoptik ausgeführt ist, wobei die erste Abbildungsoptik und die zweite Abbildungsoptik je ein zusätzliches optische Element umfassen, welches eine chromatische Fokusverschiebung quer zur optischen Achse der jeweiligen Abbildungsoptik (oder genauer gesagt einer Linse der jeweiligen Abbildungsoptik) verursacht.According to a preferred embodiment of the invention, the measuring device comprises a second imaging optics, which are spatially separated from the first imaging optics, the first imaging optics and the second imaging optics each comprising an additional optical element, which a chromatic focus shift transversely to the optical axis of the respective imaging optics ( or more precisely a lens of the respective imaging optics).

Die erste Abbildungsoptik kann dazu eingerichtet sein, Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen an unterschiedlichen Orten zu bilden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, das einen spitzen Winkel zur optischen Achse einer Linse der ersten Abbildungsoptik bildet.The first imaging optics can be set up to form focal points of different wavelengths at different locations, the locations lying along a line segment that forms an acute angle to the optical axis of a lens of the first imaging optics.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle mindestens eine Pumpquelle, welche Pumplicht emittiert, wobei das Pumplicht von einem plattenförmigen Luminophor in polychromatisches Licht umgewandelt wird.According to a preferred embodiment of the invention, the light source comprises at least one pump source which emits pump light, the pump light being converted into polychromatic light by a plate-shaped luminophore.

Unter einem plattenförmigen Luminophor versteht man dabei ein Luminophor, das in zwei Richtungen ausgedehnt ist, in der dritten Richtung hingegen nur eine geringe Ausdehnung aufweist. Durch eine Seitenfläche des plattenförmigen Luminophors austretendes Licht wird vorteilhafterweise als Messlicht verwendet. Die Seitenfläche ist dabei eine Fläche, die senkrecht zur Grundfläche steht (wobei die Grundfläche in zwei Dimensionen ausgedehnt ist).A plate-shaped luminophore is understood here to be a luminophore that is expanded in two directions, but has only a slight expansion in the third direction. Light emerging through a side surface of the plate-shaped luminophore is advantageously used as measuring light. The side surface is a surface that is perpendicular to the base (the base is extended in two dimensions).

Der Luminophor ist aus transparentem Material mit homogenem Brechungsindex gefertigt, so dass Pumplicht und Fluoreszenzlicht geradlinig und ohne Streuung mehrere Millimeter transportiert werden. Geeignet sind Einkristalle, die mit Ionen aus der Gruppe der seltenen Erden dotiert sind, z.B. Ce:YAG. Aber auch mit Photolumineszenz-Zentren dotierte transparente Keramiken oder Gläser sind einsetzbar.The luminophore is made of transparent material with a homogeneous refractive index, so that pump light and fluorescent light are transported in a straight line and without scattering by several millimeters. Single crystals doped with ions from the rare earth group, e.g. Ce: YAG, are suitable. However, transparent ceramics or glasses doped with photoluminescence centers can also be used.

Geeignet sind auch Einkristalle von Crytur. Diese haben einen hohen Brechungsindex (1,82 bei 532 nm), sind aber hart und schwierig zu bearbeiten. Die typische Plattendicke beträgt 200 µm. Aus Gründen der besseren Herstellbarkeit kann es zweckmäßig sein, eine Deckplatte aus einem solchen Einkristall zu verwenden, die auf eine Trägerplatte gebondet und dünn geschliffen wird.Single crystals from Crytur are also suitable. These have a high index of refraction (1.82 at 532 nm) but are hard and difficult to machine. The typical plate thickness is 200 µm. For reasons of better producibility, it can be expedient to use a cover plate made of such a single crystal, which is bonded to a carrier plate and ground thin.

Die Verwendung eines plattenförmigen Luminophors hat dabei den Vorteil, dass sich für das aus der Seitenfläche austretende Licht auf einfache Weise eine weitgehend homogene Lichtverteilung erreichen lässtThe use of a plate-shaped luminophore has the advantage that a largely homogeneous light distribution can be achieved in a simple manner for the light emerging from the side surface

Vorzugsweise tritt das Licht der Pumpquelle durch eine Seitenfläche des plattenförmigen Luminophors ein. Besonders bevorzugt tritt das Licht durch diejenige Seitenfläche ein, die der Seitenfläche gegenüberliegt, durch die das Messlicht austritt.The light from the pump source preferably enters through a side surface of the plate-shaped luminophore. Particularly preferably, the light enters through that side face which is opposite the side face through which the measurement light exits.

Das typischerweise blaue (z.B. 450 nm) oder violette (z.B. 405 nm) Pumplicht wird in den Photolumineszenz-Zentren absorbiert und mit verschobener Wellenlänge isotrop (d.h. nach allen Richtungen gleichmäßig) re-emittiert. Weil das erzeugte polychromatische Licht kaum gestreut oder absorbiert wird (es sei denn, es eignet sich selbst zur Anregung von Fluoreszenz), lässt sich seine Intensität akkumulieren.The typically blue (e.g. 450 nm) or violet (e.g. 405 nm) pump light is absorbed in the photoluminescence centers and re-emitted isotropically (i.e. uniformly in all directions) with a shifted wavelength. Because the generated polychromatic light is hardly scattered or absorbed (unless it is suitable for exciting fluorescence itself), its intensity can be accumulated.

Für jeden Punkt auf der Seitenfläche des Luminophors, durch die das Fluoreszenzlicht aus dem Luminophor austritt, lässt sich ein Fangbereich im plattenförmigen Luminophor definieren, d.h. ein kegelförmiges Volumen mit einem bestimmten Öffnungswinkel, das seine Spitze in der punktförmigen Öffnung hat.For each point on the side surface of the luminophore through which the fluorescent light emerges from the luminophore, a capture area can be defined in the plate-shaped luminophore, i.e. a conical volume with a certain opening angle that has its tip in the point-shaped opening.

Alles Licht, das im Fangbereich der punktförmigen Öffnung entsteht und zu dem Punkt auf der Seitenfläche läuft, kann als Messlicht verwendet werden. Auf dem Weg dorthin nimmt der Intensitätsanteil des einkoppelbaren Lichts fortlaufend zu (Akkumulation).All light that arises in the capture area of the punctiform opening and runs to the point on the side surface can be used as measuring light. On the way there, the intensity portion of the light that can be coupled in increases continuously (accumulation).

Falls das Messlicht in eine Lichtleitfaser eingekoppelt wird, die sich hinter der Seitenfläche befindet, ist der Öffnungswinkel des Kegels durch den maximalen Akzeptanzwinkel der Faser gegeben. Falls das Messlicht nach dem Austritt aus dem Luminophor nicht über Lichtleitfaser, sondern über eine Freistrahloptik transportiert wird, ist der Öffnungswinkel durch die Apertur der Optik gegeben.If the measuring light is coupled into an optical fiber that is located behind the side surface, the opening angle of the cone is given by the maximum acceptance angle of the fiber. If, after exiting the luminophore, the measuring light is not transported via optical fibers but via free-beam optics, the opening angle is given by the aperture of the optics.

Das polychromatische Licht, das durch die Grundflächen und die nicht als Lichtaustrittsfläche genutzten Seitenflächen des Luminophors tritt, kann nicht als Messlicht verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind deshalb die Grundflächen und die nicht als Lichtaustrittsfläche genutzten Seitenflächen verspiegelt ausgeführt.The polychromatic light that passes through the base surfaces and the side surfaces of the luminophore that are not used as light exit surfaces cannot be used as measuring light. In a preferred embodiment, the base surfaces and the side surfaces not used as a light exit surface are therefore made reflective.

Des Weiteren kann polychromatisches Licht, das unter zu großen Winkeln auf die Seitenfläche trifft, durch die das Messlicht austritt, nicht als Messlicht verwendet werden, da der Entstehungsort außerhalb des Fangbereichs der punktförmigen Aperturen liegt.Furthermore, polychromatic light that hits the side surface through which the measuring light exits at too great angles cannot be used as measuring light, since the point of origin is outside the capture range of the punctiform apertures.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb der plattenförmige Luminophor mit einem Keilwinkel zwischen den beiden Grundflächen versehen, wobei der Keil zwischen den beiden Grundflächen so ausgeführt ist, dass der Abstand zwischen den Grundflächen am Ort der Seitenfläche, durch die das Messlicht austritt, größer ist als der Abstand am Ort derjenigen Seitenfläche, durch die das Pumplicht eintritt. Der Keilwinkel entlang der Seitenfläche, an der das Pumplicht eindringt, liegt vorzugsweise zwischen 1° und 10°.In a preferred embodiment, the plate-shaped luminophore is therefore provided with a wedge angle between the two base surfaces, the wedge between the two base surfaces being designed so that the distance between the base surfaces at the location of the side surface through which the measuring light emerges is greater than that Distance at the location of that side surface through which the pump light enters. The wedge angle along the side surface at which the pump light penetrates is preferably between 1 ° and 10 °.

Die Keilförmigkeit des plattenförmigen Luminophors, gegebenenfalls auch mit verspiegelten Grundflächen bewirkt, dass das Fluoreszenzlicht nach mehreren Reflexionen unter immer flacherem Winkel in Richtung der Lichtaustrittsfläche geleitet wird. Auf diese Weise wird ein größerer Anteil des Fluoreszenzlichts nutzbar gemacht.The wedge-shaped nature of the plate-shaped luminophore, possibly also with mirrored base surfaces, has the effect that the fluorescent light is guided towards the light exit surface at an increasingly flat angle after several reflections. In this way, a larger proportion of the fluorescent light can be used.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird aus mehreren Seitenflächen austretendes Licht aus Messlicht verwendet. Beispielweise lassen sich zwei Faserarrays an zwei Seitenflächen des plattenförmigen Luminophors anbringen. Die dem Luminophor abgewandten Faserenden der einzelnen Fasern der beiden Faserarrays können so angeordnet werden, dass sie eine Linie von punktförmigen Öffnungen und somit eine längliche Lichtaustrittsfläche bilden. Die Lichtleitfasern bilden somit eine Umformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine von dem Luminophor erzeugte Lichtverteilung so umzuformen, dass der Querschnitt der Lichtverteilung länglicher wird.According to a further preferred embodiment, light from measuring light emerging from several side surfaces is used. For example, two fiber arrays can be attached to two side surfaces of the plate-shaped luminophore. The fiber ends of the individual fibers of the two fiber arrays facing away from the luminophore can be arranged in such a way that they form a line of punctiform openings and thus an elongated light exit surface. The optical fibers thus form a reshaping device which is set up to reshape a light distribution generated by the luminophore in such a way that the cross section of the light distribution becomes elongated.

Bei Verwendung plattenförmiger Luminophoren kann die Umformungseinrichtung eine Vielzahl von Fasern aufweisen, wobei die Fasern jeweils ein erstes Faserende aufweisen, und wobei die ersten Faserenden polychromatisches Licht empfangen, das aus einer oder mehreren Seitenflächen des plattenförmigen Luminophors austritt, sowie jeweils ein zweites Faserende, wobei die zweiten Fasereden in einer Linie angeordnet sind und die Lichtaustrittsfläche bilden. Die zweiten Faserenden können dabei gleichzeitig als konfokale Apertur dienen.When using plate-shaped luminophores, the reshaping device can have a plurality of fibers, the fibers each having a first fiber end, and wherein the first fiber ends receive polychromatic light that emerges from one or more side surfaces of the plate-shaped luminophore, as well as a second fiber end in each case, the second fibers are arranged in a line and form the light exit surface. The second fiber ends can serve as a confocal aperture at the same time.

In einer alternativen Ausführungsform tritt das Licht der Pumpquelle durch eine Grundfläche des plattenförmigen Luminophors ein. Dies hat den Vorteil, dass für die Einkopplung des Pumplichts in den Luminophor eine größere Fläche zur Verfügung steht als bei der Einkopplung über eine Seitenfläche.In an alternative embodiment, the light from the pump source enters through a base area of the plate-shaped luminophore. This has the advantage that a larger area is available for coupling the pump light into the luminophore than with coupling in via a side surface.

Dadurch lässt sich auch mit Pumplichtquellen, die eine vergleichsweise geringe Leuchtdichte aufweisen, eine hinreichend große akkumulierte Pumplicht-Leistung erreichen, wenn ein großer Teil der Grundfläche bestrahlt wird. Insbesondere lassen sich LED-Arrays als Pumplichtquelle einsetzen, die eine kostengünstige Alternative beispielsweise zu Laser-Dioden darstellen.As a result, a sufficiently large accumulated pump light power can also be achieved with pump light sources that have a comparatively low luminance when a large part of the base area is irradiated. In particular, LED arrays can be used as pump light sources, which represent an inexpensive alternative to laser diodes, for example.

LEDs strahlen das Licht auf einer Fläche ab. Sie sind einfacher herstellbar und haben einen höheren elektrisch-optischen Wirkungsgrad als Laser-Dioden. Wegen der flächigen Abstrahlung sind sie auch einfacher zu kühlen als Laser-Dioden. Andererseits ist ihre Leuchtdichte viel geringer als die von Laser-Dioden. Erst die Transparenz des Luminophors und der Akkumulationseffekt ermöglichen es, die Leuchtdichte aller Volumenabschnitte zu ackumulieren und auf einen für die Messtechnik hinreichenden Wert zu bringen.LEDs emit light on a surface. They are easier to manufacture and have a higher electrical-optical efficiency than laser diodes. Because of their flat radiation, they are easier to cool than laser diodes. On the other hand, their luminance is much lower than that of laser diodes. Only the transparency of the luminophore and the accumulation effect make it possible to accumulate the luminance of all volume sections and bring it to a value sufficient for the measurement technology.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei diejenige Grundfläche, die der Lichteintrittsfläche des Pumplichts gegenüberliegt, verspiegelt ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass Pumplicht, das auf diese Grundfläche trifft, den Luminophor nicht verlässt, sondern auf dem Rückweg nach der Reflexion zur Erzeugung von Messlicht beitragen kann.In a preferred embodiment, that base area which is opposite the light entry area of the pump light is made reflective. This has the advantage that pump light that hits this base area does not leave the luminophore, but can instead contribute to the generation of measurement light on the way back after reflection.

Es ist vorteilhaft, den plattenförmigen Luminophor dünn, beispielsweise mit einer Dicke von 50-200 µm, auszuführen, so dass die Dicke vergleichbar mit dem typischen Durchmesser von Multimode-Fasern ist. Dadurch kann ein großer Teil des Lichts, das auf die als Lichtaustrittsfläche genutzte Seitenfläche trifft, als Messlicht verwendet werden.It is advantageous to make the plate-shaped luminophore thin, for example with a thickness of 50-200 μm, so that the thickness is comparable to the typical diameter of multimode fibers. As a result, a large part of the light that hits the side surface used as the light exit surface can be used as measuring light.

Da die typische Weglänge des Pumplichts im Lumiphor allerdings einige 100 µm beträgt, kann dabei ein großer Teil des Pumplichts trotz Verspiegelung nicht zur Erzeugung von Fluoreszenzlicht beitragen.However, since the typical path length of the pump light in the Lumiphor is a few 100 µm, a large part of the pump light cannot contribute to the generation of fluorescent light despite the mirroring.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird deshalb diejenige Grundfläche, die der Lichteintrittsfläche des Pumplichts gegenüberliegt, mit einer flächendeckenden Textur von Pyramiden versehen. Durch diese Textur wird verhindert, dass Pumplicht senkrecht und auf kürzestem Wege die Platte durchquert. Die Pyramidentextur muss nicht im Phosphormaterial eingearbeitet sein; es genügt eine texturierte Deckschicht.In an advantageous embodiment, the base area which is opposite the light entry area of the pump light is therefore provided with a surface-covering texture of pyramids. This texture prevents the pump light from traversing the plate vertically and on the shortest possible path. The pyramid texture does not have to be incorporated into the phosphor material; a textured top layer is sufficient.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lichtquelle eine Schlitzblende, wobei der Schlitz der Schlitzblende die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle ist. Der Schlitz kann gleichzeitig als erste konfokale Apertur der Messvorrichtung dienen.According to a preferred embodiment, the light source comprises a slit diaphragm, the slit of the slit diaphragm being the light exit surface of the light source. The slot can simultaneously serve as the first confocal aperture of the measuring device.

Die Verwendung einer Umformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine von dem Luminophor erzeugte Lichtverteilung so umzuformen, dass der Querschnitt der Lichtverteilung länglicher wird, hat allgemein den Vorteil, dass sich die Lichtausbeute optimieren lässt. Beim einem stabförmigen und einem plattenförmigen Luminophor lässt sich beispielsweise nur derjenige Teil des Fluoreszenzlichts als Messlicht verwenden, der unterhalb eines bestimmten Grenzwinkels auf die Lichtaustrittsfläche trifft (bei der Verwendung eines Faser-Arrays ist der Grenzwinkel beispielsweise durch den maximalen Akzeptanzwinkel der Fasern gegeben).The use of a reshaping device which is set up to reshape a light distribution generated by the luminophore in such a way that the cross section of the light distribution becomes more elongated has the general advantage that the light yield can be optimized. In the case of a rod-shaped and a plate-shaped luminophore, for example, only that part of the fluorescent light can be used as measurement light that hits the light exit surface below a certain critical angle (when using a fiber array, the critical angle is given, for example, by the maximum acceptance angle of the fibers).

Des Weiteren muss die Geometrie des stabförmigen oder plattenförmigen Luminophors an die Geometrie der konfokalen Apertur der Messvorrichtung angepasst werden, um eine möglichst homogene Ausleuchtung der konfokalen Apertur zu ermöglichen.Furthermore, the geometry of the rod-shaped or plate-shaped luminophore must be adapted to the geometry of the confocal aperture of the measuring device in order to enable the confocal aperture to be illuminated as homogeneously as possible.

Diese beiden Beschränkungen lassen sich umgehen, indem man eine Umformungseinrichtung verwendet, die eine flächenhafte Lichtverteilung des vom Luminophor erzeugten Fluoreszenzlichts empfängt und in eine längliche Lichtaustrittsfläche überführt.These two restrictions can be circumvented by using a conversion device which receives an areal light distribution of the fluorescent light generated by the luminophore and converts it into an elongated light exit surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Umformungseinrichtung eine flächenhafte Anordnung von optischen Teil-Elementen verwendet. Bei den Teil-Elementen kann es sich dabei insbesondere um Lichtleitfasern oder Mikrolinsen handeln.In a preferred embodiment, a planar arrangement of optical sub-elements is used as the reshaping device. The sub-elements can in particular be optical fibers or microlenses.

Die Anordnung von Lichtleitfasern kann so ausgeführt sein, dass die jeweils ersten Faserenden jeder Lichtleitfaser auf einer Fläche angeordnet sind und von einem Luminophor ausgesandtes polychromatisches Licht empfangen und die jeweils zweiten Faserenden jeder Lichtleitfaser auf einer Linie angeordnet sind und das polychromatische Licht aussenden. In diesem Fall bildet die Anordnung der zweiten Faserenden die längliche Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle.The arrangement of optical fibers can be such that the first fiber ends of each optical fiber are arranged on a surface and receive polychromatic light emitted by a luminophore and the respective second fiber ends of each optical fiber are arranged on a line and emit the polychromatic light. In this case, the arrangement of the second fiber ends forms the elongated light exit surface of the light source.

Die Anordnung von Mikrolinsen kann so ausgeführt sein, dass die Mikrolinsen auf einer Fläche sind und das polychromatische Licht in Teilbündel aufspalten, wobei jedes Teilbündel über weitere optische Elemente, beispielsweise Umlenkspiegel weitergeleitet wird, und wobei die einzelnen Lichtbündel zu einer länglichen Lichtfläche zusammengeführt werden.The arrangement of microlenses can be designed so that the microlenses are on a surface and split the polychromatic light into partial bundles, each partial bundle being passed on via further optical elements, for example deflection mirrors, and the individual light bundles being brought together to form an elongated light surface.

Die flächenhafte Anordnung der optischen Teil-Elemente lässt sich insbesondere so optimieren, dass ein möglichst großer Anteil des vom Luminophor erzeugten polychromatischen Lichts aufgenommen und als Messlicht verwendet werden kann.The planar arrangement of the optical sub-elements can in particular be optimized so that the largest possible proportion of the polychromatic light generated by the luminophore can be recorded and used as measuring light.

In einer bevorzugten Ausführung wird das vom Luminophor erzeugte Licht kollimiert, und die flächenhafte Anordnung von Teil-Elementen ist auf einer Kreisoberfläche innerhalb des kollimierten Strahls angebracht. In einer alternativen Ausführung strahlt der Luminophor Licht in alle Raumrichtungen ab, und die flächenhafte Anordnung von Teil-Elementen ist auf einer Kugeloberfläche bzw. auf einem Teil einer Kugeloberfläche um dem Luminphor angeordnet.In a preferred embodiment, the light generated by the luminophore is collimated, and the planar arrangement of partial elements is attached to a circular surface within the collimated beam. In an alternative embodiment, the luminophore emits light in all spatial directions, and the planar arrangement of partial elements is arranged on a spherical surface or on part of a spherical surface around the luminophore.

Ein Vorteil einer Lichtquelle unter Verwendung einer Umformungseinrichtung, die eine flächenhafte Verteilung von polychromatischem Licht empfängt und in eine längliche Lichtverteilung überführt, liegt darin, dass die Geometrie des Luminophors nicht an die Geometrie der (länglichen) konfokalen Apertur angepasst werden muss, sondern so ausgestaltet werden kann, dass sich eine möglichst hohe Lichtausbeute ergibt.One advantage of a light source using a conversion device that receives a planar distribution of polychromatic light and converts it into an elongated light distribution is that the geometry of the luminophore does not have to be adapted to the geometry of the (elongated) confocal aperture, but rather has to be designed in this way can that the highest possible light output results.

In einer bevorzugten Ausführung hat der Luminophor einen kegelstumpfförmigen Abschnitt, in dessen Deckfläche das Pumplicht eingekoppelt wird, das im Luminophor polychromatisches Licht erzeugt. Die Mantelfläche des Luminophors ist dabei verspiegelt ausgeführt, so dass das polychromatische Licht den Luminophor nicht über die Mantelfläche verlassen kann, sondern an der Mantelfläche reflektiert wird.In a preferred embodiment, the luminophore has a frustoconical section, into the top surface of which the pump light is coupled, which generates polychromatic light in the luminophore. The outer surface of the luminophore is mirrored, so that the polychromatic light cannot leave the luminophore via the outer surface but is reflected on the outer surface.

Ein Teil des polychromatischen Lichts, das im Luminophor erzeugt wird, trifft auf die Mantelfläche des Kegelstumpfs. Wenn die Projektion eines Lichtstrahls dabei auf die Symmetrieachse des Kegelstumpfs in Richtung der Grundfläche zeigt, verringert sich nach der Reflexion der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Symmetrieachse.Part of the polychromatic light that is generated in the luminophore hits the surface of the truncated cone. If the projection of a light beam points onto the symmetry axis of the truncated cone in the direction of the base, the angle between the light beam and the symmetry axis decreases after the reflection.

Das polychromatische Licht tritt schließlich unter geringen Winkeln zur Symmetrieachse des Kegelstumpfs durch die Grundfläche des Kegelstumpfs und bildet eine kreisförmige flächenhafte Lichtverteilung.The polychromatic light finally passes through the base of the truncated cone at small angles to the axis of symmetry of the truncated cone and forms a circular planar light distribution.

Das Licht wird von einer Umformungseinrichtung, beispielsweise einer flächenhaften Anordnung von Faserenden, aufgenommen und in eine längliche Lichtverteilung überführt.The light is absorbed by a conversion device, for example a planar arrangement of fiber ends, and converted into an elongated light distribution.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der Luminophor einen zylindrischen Abschnitt auf, in dessen Mantelfläche sich ein Eintrittsfenster für das Pumplicht befindet. Das Pumplicht wird durch das Eintrittsfenster derart in den zylinderförmigen Luminophor eingestrahlt, dass das Pumplicht unter einem flachen Winkel auf die Innenseite des Zylindermantels trifft und Totalreflexion erfährt.In a further preferred embodiment, the luminophore has a cylindrical section, in the jacket surface of which there is an entry window for the pumped light. The pump light is radiated into the cylindrical luminophore through the entrance window in such a way that the pump light hits the inside of the cylinder jacket at a flat angle and experiences total reflection.

Der zylinderförmige Luminophor ist so ausgestaltet, dass das Pumplicht auf eine Spiralbahn innerhalb des Luminophors gedrängt wird. Der Luminophor wirkt somit als "Falle" für das Pumplicht, so dass das Pumplicht vollständig zur Erzeugung von polychromatischem Licht beiträgt.The cylindrical luminophore is designed in such a way that the pump light is forced onto a spiral path within the luminophore. The luminophore thus acts as a "trap" for the pump light, so that the pump light contributes completely to the generation of polychromatic light.

Das polychromatische Licht verlässt den Luminophor durch die Mantelfläche und die Grundflächen und wird dementsprechend in alle Raumrichtungen abgestrahlt.The polychromatic light leaves the luminophore through the outer surface and the base and is accordingly emitted in all spatial directions.

Um das polychromatische Licht aufzufangen und weiterzuleiten, kann eine flächenhafte Anordnung von Fasern verwendet werden, die auf einer Fläche um den Luminophor herum angeordnet sind. Insbesondere kann eine Anordnung von Fasern verwendet werden, die auf einer Kugeloberfläche oder einem Teil einer Kugeloberfläche angeordnet sind, die den Luminophor umschließt.In order to collect and transmit the polychromatic light, a planar arrangement of fibers can be used, which are arranged on a surface around the luminophore. In particular, an arrangement of fibers can be used which are arranged on a spherical surface or a part of a spherical surface which surrounds the luminophore.

In einer alternativen Ausführungsform hat der Luminophor einen kegelstumpfförmigen Abschnitt, wobei sich das Eintrittfenster in der Nähe der Grundfläche befindet und sich das Pumplicht im Luminophor auf einer Spiralbahn in Richtung der Deckfläche bewegt. Durch die Neigung der Mantelfläche wird dabei die Ganghöhe der Spiralbahn sukzessive vermindert, bis das Pumplicht schließlich auf einer Spiralbahn zurück in Richtung der Grundfläche läuft.In an alternative embodiment, the luminophore has a frustoconical section, the entry window being located in the vicinity of the base and the pump light in the luminophore moving on a spiral path in the direction of the top surface. As a result of the inclination of the lateral surface, the pitch of the spiral path is successively reduced until the pump light finally runs back on a spiral path in the direction of the base area.

Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sich der Luminophor durch die größere Laufstrecke des Pumplichts bei gleicher Ausbeute kompakter gestalten lässt.This embodiment has the advantage that the luminophore can be made more compact with the same yield due to the longer travel distance of the pump light.

Die Kompaktheit lässt sich weiter erhöhen, wenn der Luminophor so gestaltet ist, dass er aus zwei Kegelstümpfen besteht, die an der Grundfläche verbunden sind, wobei sich das Eintrittsfenster in der Nähe eines der Grundflächen befindet. Das Licht, das auf einer Spiralbahn zunächst in Richtung der Deckfläche eines der Kegelstümpfe und dann zurück zur Grundfläche läuft, wird nach Durchtreten der Grundfläche im zweiten Kegelstumpf auf einer Spiralbahn zur zweiten Deckfläche und zurück zur Grundfläche geführt.The compactness can be further increased if the luminophore is designed in such a way that it consists of two truncated cones which are connected at the base, the entry window being located in the vicinity of one of the base surfaces. The light, which runs on a spiral path first in the direction of the top surface of one of the truncated cones and then back to the base, is guided on a spiral path to the second top surface and back to the base after passing through the base in the second truncated cone.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel hat der Luminophor einen Abschnitt, der die Form eines vorzugsweise quadratischen Pyramidenstumpfes hat. Der Abschnitt ist so relativ zu der Pumpquelle angeordnet, dass das Pumplicht über die Deckfläche des Pyramidenstumpfes in den Luminophor eintritt. Ein Teil des polychromatischen Lichts, das im Luminophor erzeugt wird, trifft auf die Mantelfläche des Pyramidenstumpfs. Wenn die Projektion eines Lichtstrahls dabei auf die Symmetrieachse des Kegelstumpfs in Richtung der Grundfläche zeigt, verringert sich nach der Reflexion der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Symmetrieachse. Das polychromatische Licht tritt schließlich unter kleinen Winkeln zur Symmetrieachse des Pyramidenstumpfs durch dessen Grundfläche und kann dadurch leichter von einer nachfolgenden Umformungseinrichtung aufgenommen werden, welche die vom Pyramidenstumpf erzeugte polygonale Lichtverteilung in eine linienhafte Lichtverteilung umwandelt.In another embodiment, the luminophore has a section which is in the shape of a preferably square truncated pyramid. The section is arranged relative to the pump source in such a way that the pump light enters the luminophore via the top surface of the truncated pyramid. Part of the polychromatic light that is generated in the luminophore hits the surface of the truncated pyramid. If the projection of a light beam points onto the symmetry axis of the truncated cone in the direction of the base, the angle between the light beam and the symmetry axis decreases after the reflection. The polychromatic light finally passes through its base at small angles to the axis of symmetry of the truncated pyramid and can therefore be more easily absorbed by a subsequent reshaping device, which converts the polygonal light distribution generated by the truncated pyramid into a linear light distribution.

Ein so geformter Luminophor lässt sich einfacher und kostengünstiger herstellen als kegelstumpfförmige Luminophore und erzeugt eine homogenere Intensitätsverteilung.A luminophore shaped in this way is easier and cheaper to manufacture than frustoconical luminophores and produces a more homogeneous intensity distribution.

Damit weder das Pumplicht noch das im Luminophor erzeugte polychromatische Licht den Pyramidenstumpf über dessen Seitenflächen verlassen, sollten diese verspiegelt sein.So that neither the pump light nor the polychromatic light generated in the luminophore leave the truncated pyramid over its side surfaces, these should be mirrored.

Benachbart zu der Grundfläche des Pyramidenstumpfes kann ein Homogenisator angeordnet sein, der das polychromatische Licht weiter homogenisiert, aber die Winkelverteilung nicht mehr ändern muss. Der Homogenisator kann beispielsweise quaderförmig und an den Querschnitt des Luminophors angepasst sein.A homogenizer can be arranged adjacent to the base of the truncated pyramid, which homogenizes the polychromatic light further, but no longer has to change the angular distribution. The homogenizer can, for example, be cuboid and adapted to the cross section of the luminophore.

Die Umformungseinrichtung kann beispielsweise eine Vielzahl optischer Fasern umfasst, wobei erste Enden der optischen Fasern über eine Fläche verteilt und zweite Enden der optischen Fasern entlang einer Linie verteilt angeordnet sind. Die ersten Enden weisen dabei zum Luminophor oder zum Homogenisator, falls ein solcher vorgesehen ist.The reshaping device can for example comprise a multiplicity of optical fibers, first ends of the optical fibers being distributed over an area and second ends of the optical fibers being distributed along a line. The first ends point to the luminophore or to the homogenizer, if one is provided.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder entsprechende Elemente. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to figures. The same reference symbols denote the same or corresponding elements. Show it:

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1Fig. 1
eine schematische Darstellung einer chromatisch-konfokalen Messeinrichtung;a schematic representation of a chromatic confocal measuring device;
Fig. 2Fig. 2
eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei der mehrere Luminophoren Licht in einen Homogenisator einkoppeln;a first advantageous embodiment of the light source, in which several luminophores couple light into a homogenizer;
Fig. 3Fig. 3
eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Luminophor stabförmig ist;a second advantageous embodiment of the light source, in which the luminophore is rod-shaped;
Fig. 4Fig. 4
eine dritte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher ein stabförmiger Luminophor eine Schlitzblende beleuchtet;a third advantageous embodiment of the light source, in which a rod-shaped luminophore illuminates a slit diaphragm;
Fig. 5Fig. 5
eine vierte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher die Schlitzblende geneigt zur Längsachse des Luminophors angeordnet ist;a fourth advantageous embodiment of the light source, in which the slit diaphragm is arranged inclined to the longitudinal axis of the luminophore;
Fig. 6Fig. 6
eine fünfte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der stabförmige Luminophor eine verspiegelte Stirnfläche hat;a fifth advantageous embodiment of the light source, in which the rod-shaped luminophore has a mirrored end face;
Fig. 7Fig. 7
eine sechste vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Luminophor kegelstumpfförmig ist;a sixth advantageous embodiment of the light source, in which the luminophore is frustoconical;
Fig. 8Fig. 8
eine siebte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher ein stabförmiger Luminophor von einer parabolischen Rinne zum Zwecke der Lichtsammlung umgeben ist;a seventh advantageous embodiment of the light source, in which a rod-shaped luminophore is surrounded by a parabolic groove for the purpose of collecting light;
Fig. 9Fig. 9
eine schematische Darstellung einer alternativen chromatisch-konfokalen Messein-richtung, die zusätzlich eine Kamera aufweist;a schematic representation of an alternative chromatic-confocal measuring device, which additionally has a camera;
Fig. 10a und 10bFigures 10a and 10b
schematische Darstellungen einer weiteren alternativen chromatisch-konfokalen Messeinrichtung in einer stark vereinfachten und einer detaillierteren Version, bei der Prismen eine transversale chromatische Fokusverschiebung erzeu-gen;schematic representations of a further alternative chromatic-confocal measuring device in a greatly simplified and a more detailed version, in which prisms generate a transverse chromatic focus shift;
Fig. 11Fig. 11
eine achte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei der das vom Luminophor erzeugte Messlicht durch eine Zylinderlinse auf eine längliche Austrittsfläche fokus-siert wird;an eighth advantageous embodiment of the light source, in which the measuring light generated by the luminophore is focused on an elongated exit surface by a cylindrical lens;
Fig. 12Fig. 12
eine weitere neunte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei der das Pump-licht durch eine Zylinderlinse auf einen stabförmigen Luminophor fokussiert wird;a further ninth advantageous embodiment of the light source, in which the pump light is focused on a rod-shaped luminophore through a cylindrical lens;
Fig. 13Fig. 13
eine zehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei der ein in einer Richtung keilförmiger Homogenisator eingesetzt wird;a tenth advantageous embodiment of the light source, in which a homogenizer which is wedge-shaped in one direction is used;
Fig. 14Fig. 14
eine elfte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Luminophor plattenförmig ist und das Pumpplicht über eine Seitenfläche eingestrahlt wird;an eleventh advantageous embodiment of the light source, in which the luminophore is plate-shaped and the pump light is irradiated via a side surface;
Fig. 15Fig. 15
eine zwölfte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher Lichtleitfasern das von einem plattenförmigen Luminophor erzeugte Messlicht aufnehmen und in eine linienförmige Lichtverteilung umformen;a twelfth advantageous embodiment of the light source, in which optical fibers receive the measuring light generated by a plate-shaped luminophore and transform it into a linear light distribution;
Fig. 16Fig. 16
eine dreizehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei der der Luminophor plattenförmig ist und das Pumpplicht über eine der beiden Grundflächen einge-strahlt wird;a thirteenth advantageous embodiment of the light source, in which the luminophore is plate-shaped and the pump light is irradiated via one of the two base surfaces;
Fig. 17Fig. 17
eine vierzehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Lumino-phor kegelstumpfförmig ist und das Licht durch Totalreflexion im Inneren des Lu-minophors geführt wird;a fourteenth advantageous embodiment of the light source in which the lumino-phore is frustoconical and the light is guided by total reflection inside the lumino-phore;
Fig. 18Fig. 18
eine fünfzehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Lumino-phor stabförmig ist und das Pumplicht über die gekrümmte Zylinderfläche in den Luminophor eingekoppelt wird;a fifteenth advantageous embodiment of the light source, in which the lumino-phore is rod-shaped and the pump light is coupled into the luminophore via the curved cylinder surface;
Fig. 19Fig. 19
eine sechszehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Lumi-nophor die Form eines Doppelkegelstumpfes hat;a sixteenth advantageous embodiment of the light source, in which the Lumi-nophor has the shape of a double truncated cone;
Fig. 20Fig. 20
eine siebzehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Lumino-phor die Form eines quadratischen Pyramidenstumpfes hat;a seventeenth advantageous embodiment of the light source, in which the lumino-phore has the shape of a square truncated pyramid;
Fig. 21Fig. 21
eine achtzehnte vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle, bei welcher der Lumi-nophor stabförmig ist und das daraus austretende polychromatische Licht durch einen Homogenisator geleitet wird, der die Form eines quadratischen Pyramiden-stumpfes hat.an eighteenth advantageous embodiment of the light source, in which the luminophore is rod-shaped and the polychromatic light emerging therefrom is passed through a homogenizer which has the shape of a square truncated pyramid.
BERSCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer chromatisch-konfokalen Messeinrichtung. Diese umfasst eine Lichtquelle 1, welche durch eine Lichtaustrittsfläche polychromatisches Messlicht 2 emittiert. Das Messlicht 2 tritt durch eine erste konfokale Blende 3, welche eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung umfasst und als konfokale Apertur wirkt. Die erste konfokale Blende 3 wird durch eine Abbildungsoptik, welche hier die Linsen 4 und 5 umfasst, auf ein Messobjekt 6 abgebildet. Dabei verursacht zumindest ein Bestandteil der Abbildungsoptik, hier beispielsgemäß die Linse 5, eine chromatische Fokusverschiebung, welche dazu führt, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unterschiedlichen Höhen entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik abgebildet wird. Fig. 1 shows a schematic representation of a chromatic confocal measuring device. This comprises a light source 1 which emits polychromatic measurement light 2 through a light exit surface. The measuring light 2 passes through a first confocal diaphragm 3, which comprises a plurality of point-shaped openings or at least one slit-shaped opening and acts as a confocal aperture. The first confocal diaphragm 3 is imaged onto a measurement object 6 by means of imaging optics, which here include the lenses 4 and 5. At least one component of the imaging optics, here for example the lens 5, causes a chromatic focus shift, which leads to light of different wavelengths being imaged at different heights along the optical axis of the imaging optics.

Messlicht 2 wird vom Messobjekt reflektiert und tritt durch die Linse 5 zurück in die Abbildungsoptik. Diese umfasst beispielsgemäß einen Strahlteiler 7, welcher einen Teil des reflektierten Messlichts 2 in Richtung einer ersten Empfangs- und Auswerteeinheit 8 lenkt. Dabei wird das Messlicht 2 durch eine weitere Linse 9 auf eine zweite konfokale Blende 10 abgebildet. Nach dem chromatisch-konfokalen Prinzip wird nur Licht derjenigen Wellenlängen scharf auf die zweite konfokale Blende 10 abgebildet, die auch auf der Oberfläche des Messobjekts 6 fokussiert waren. Licht dieser Wellenlängen tritt mit maximaler Intensität durch die zweite konfokale Blende 10.Measurement light 2 is reflected by the measurement object and passes back through lens 5 into the imaging optics. According to the example, this includes a beam splitter 7 which directs part of the reflected measuring light 2 in the direction of a first receiving and evaluation unit 8. The measuring light 2 is imaged onto a second confocal diaphragm 10 through a further lens 9. According to the chromatic-confocal principle, only light of those wavelengths is sharply imaged on the second confocal diaphragm 10 that is also on the surface of the measurement object 6 were in focus. Light of these wavelengths passes through the second confocal diaphragm 10 with maximum intensity.

Die erste Empfangs- und Auswerteeinheit 8 misst die Intensität des vom Messobjekt reflektierten und durch die zweite konfokale Blende 10 getretenen Messlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge und der transversalen Position der Reflexionsstelle auf dem Messobjekt und bestimmt daraus Abstände und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs des Messobjekts 6.The first receiving and evaluation unit 8 measures the intensity of the measurement light reflected from the measurement object and passed through the second confocal diaphragm 10 as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and uses this to determine the distances and / or thicknesses of several points or one in Area of the measurement object 6 extending at least in one spatial direction.

Die Figuren 2 bis 8, 11 und 12 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Lichtquelle 1.The Figures 2 to 8 , 11 and 12 show advantageous configurations of the light source 1.

Figur 2 zeigt eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die Lichtquelle 1 umfasst beispielsgemäß eine Mehrzahl von Pumpquellen 20, beispielsweise Laserdioden, welche Pumplicht 21 einer ersten Wellenlänge emittieren. Das Pumplicht 21 wird auf eine Mehrzahl von Luminophoren 22 gerichtet, welche durch einen physikalischen Prozess, beispielsweise Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation, das Pumplicht 21 in polychromatisches Licht 23 umwandeln. Beispielsgemäß umfasst das polychromatisches Licht 23 ein Spektrum von Wellenlängen, die Wellenlängen des Emissionsspektrums sind typischerweise größer als die Wellenlänge des Pumplichts 21. Das polychromatische Licht 23 kann bevorzugt neben dem Emissionsspektrum auch einen Teil des Pumplichts 21 umfassen. Figure 2 shows a first advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 comprises, for example, a plurality of pump sources 20, for example laser diodes, which emit pump light 21 of a first wavelength. The pump light 21 is directed onto a plurality of luminophores 22 which convert the pump light 21 into polychromatic light 23 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation. According to the example, the polychromatic light 23 comprises a spectrum of wavelengths, the wavelengths of the emission spectrum are typically greater than the wavelength of the pump light 21. The polychromatic light 23 can preferably also comprise part of the pump light 21 in addition to the emission spectrum.

Um eine näherungsweise gleichmäßige Verteilung der Emissionsintensität entlang der Austrittsfläche 24 der Lichtquelle 1 zu erhalten, wird ein Homogenisator 25 eingesetzt. Dieser besteht bevorzugt aus einer dünnen Glasplatte, welche in einer Raumrichtung als Lichtwellenleiter fungiert. Hierdurch wird vorteilshafterweise das polychromatische Licht 23 in Richtung der Austrittsfläche 24 geleitet und verteilt sich dabei entlang der ausgedehnten Dimension des Homogenisators 25 nahezu gleichmäßig. Das Licht tritt dann als homogenisiertes Messlicht 26 aus der Lichtaustrittsfläche 24 aus.In order to obtain an approximately uniform distribution of the emission intensity along the exit surface 24 of the light source 1, a homogenizer 25 is used. This preferably consists of a thin glass plate, which acts as an optical waveguide in one spatial direction. As a result, the polychromatic light 23 is advantageously guided in the direction of the exit surface 24 and is distributed almost uniformly along the extended dimension of the homogenizer 25. The light then emerges from the light exit surface 24 as a homogenized measuring light 26.

Figur 3 zeigt eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielsgemäße Lichtquelle 1 umfasst eine Pumpquelle 30, beispielsweise eine Laserdiode, welche Pumplicht 31 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht 31 wird auf eine stabförmigen Luminophor 32 gerichtet, welcher durch einen physikalischen Prozess, beispielsweise Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation, das Pumplicht 31 in polychromatisches Licht 33 umwandeln. Figure 3 shows a second advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 according to the example comprises a pump source 30, for example a laser diode, which emits pump light 31 of a first wavelength. The pump light 31 is directed onto a rod-shaped luminophore 32, which by a physical process, for example Phosphorescence, fluorescence or scintillation, convert the pump light 31 into polychromatic light 33.

Das Pumplicht 31 tritt dabei bevorzugt durch eine Grundfläche 34 des stabförmigen Luminophors 32 ein. Die hat den Vorteil, dass das Pumplicht den gesamten Stab der Länge nach durchtritt, so dass möglichst viel Pumplicht 31 umgewandelt wird.The pump light 31 preferably enters through a base area 34 of the rod-shaped luminophore 32. This has the advantage that the pump light passes through the entire length of the rod, so that as much pump light 31 as possible is converted.

Als Messlicht wird das Licht 33 verwendet, welches aus einer Seitenfläche des stabförmigen Luminophors 32 austritt.The light 33 which emerges from a side surface of the rod-shaped luminophore 32 is used as the measuring light.

Durch die Natur des physikalischen Prozesses (beispielsweise Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation) bedingt, wird das Licht in aller Regel nicht gleichmäßig entlang der Länge des stabförmigen Luminophors emittiert. Dies ist in Figur 4 illustriert. Typischerweise wird nahe der Eintrittsfläche am meisten Licht 35 emittiert, wobei die Emission über die Länge exponentiell abnimmt, wie dies durch die Schaubildlinie 36 illustriert ist. Zudem ist die Emission näherungsweise in alle Raumrichtungen homogen und nicht nur in Richtung der verwendeten Austrittsfläche gerichtet. Die Ansicht von der Stirnfläche 37 aus zeigt die radiale Emissionsverteilung. Um einen Lichtaustritt nur entlang der gewünschten Lichtaustrittsfläche zu gewährleisten, wird beispielsgemäß eine Schlitzblende 38 eingesetzt. Die Richtung der längeren Ausdehnung der Öffnung entspricht dabei der Längsrichtung des stabförmigen Luminophors 32.Due to the nature of the physical process (for example phosphorescence, fluorescence or scintillation), the light is generally not emitted uniformly along the length of the rod-shaped luminophore. This is in Figure 4 illustrated. Typically, most of the light 35 is emitted near the entrance surface, the emission decreasing exponentially over the length, as illustrated by the graph line 36. In addition, the emission is approximately homogeneous in all spatial directions and not only directed in the direction of the exit surface used. The view from the end face 37 shows the radial emission distribution. In order to ensure light exit only along the desired light exit surface, a slit diaphragm 38 is used, for example. The direction of the longer extension of the opening corresponds to the longitudinal direction of the rod-shaped luminophore 32.

Nachstehend werden mehrere vorteilhafte Möglichkeiten aufgezeigt, das Licht in Richtung der Austrittsfläche der Lichtquelle zu konzentrieren und in Richtung der länglichen Ausdehnung zu homogenisieren. Die einzelnen Maßnahmen können vorteilhaft miteinander kombiniert werden.Several advantageous possibilities are shown below for concentrating the light in the direction of the exit surface of the light source and for homogenizing it in the direction of the elongated extension. The individual measures can advantageously be combined with one another.

Figur 5 zeigt eine solche vorteilhafte Möglichkeit. Hier wird eine Schlitzblende 58 eingesetzt, welche relativ zur Längsachse des stabförmigen Luminophors 32 verkippt ist. Dabei ist die Schlitzblende 58 in der Nähe der Eintrittsfläche 34 des Luminophors 32 weiter entfernt als in der Nähe der gegenüberliegenden Stirnfläche. Hierdurch tritt ein geringerer Anteil des in der Nähe der Eintrittsfläche 34 emittierten Lichts durch die Blende, so dass die höhere Emission zumindest teilweise ausgeglichen wird. Figure 5 shows such an advantageous possibility. A slit diaphragm 58 is used here, which is tilted relative to the longitudinal axis of the rod-shaped luminophore 32. The slit diaphragm 58 is further away in the vicinity of the entry surface 34 of the luminophore 32 than in the vicinity of the opposite end face. As a result, a smaller proportion of the light emitted in the vicinity of the entrance surface 34 passes through the diaphragm, so that the higher emission is at least partially offset.

Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform zur Homogenisierung. Hierbei ist die der Eintrittsfläche 34 gegenüberliegende Stirnfläche 37 des stabförmigen Luminophors 32 verspiegelt ausgeführt, so dass Pumplicht 31, welches den Luminophor 32 komplett durchtritt, hier gespiegelt wird und nochmals in entgegengesetzte Richtung durchtritt. Die Emissionen entlang Hin- und Rückweg ergänzen sich teilweise, so dass die Intensitätsunterschiede teilweise ausgeglichen werden. Figure 6 shows a further advantageous embodiment for homogenization. The end face 37 of the rod-shaped luminophore 32 opposite the entry face 34 is mirrored, so that pump light 31, which completely passes through the luminophore 32, is mirrored here and passes through again in the opposite direction. The emissions along the way there and back partially complement each other, so that the differences in intensity are partially offset.

Figur 7 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform zur Homogenisierung. Hierbei ist der Luminophor 72 als Kegelstumpf ausgeführt. Die der Eintrittsfläche 74 gegenüberliegende Stirnfläche 77 ist dabei kleiner ausgeführt als die Eintrittsfläche 74. Da der Luminophor aufgrund der hohen Brechzahl als Wellenleiter für das Pumplicht 31 fungiert, wird das Pumplicht 31 bei durchtreten des Luminophors 72 aufgrund des sich verringernden Querschnitts konzentriert. Hierdurch steigt die Emission pro Volumeneinheit entlang der Strecke, wodurch die abnehmende Emission zumindest teilweise kompensiert wird. Der Abbau der Pumplichtleistung entlang der Strecke wird mit Querschnittsverringerung beantwortet, so dass die Pumplicht-Intensität auf einem gleichmäßigen Level gehalten wird. Figure 7 shows a further advantageous embodiment for homogenization. Here the luminophore 72 is designed as a truncated cone. The end face 77 opposite the entry face 74 is smaller than the entry face 74. Since the luminophore functions as a waveguide for the pump light 31 due to its high refractive index, the pump light 31 is concentrated when it passes through the luminophore 72 due to the decreasing cross section. This increases the emission per unit volume along the route, which at least partially compensates for the decreasing emission. The reduction in the pumping light power along the route is answered by reducing the cross section, so that the pumping light intensity is kept at a uniform level.

Figur 8 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform der Lichtquelle 1 zur Homogenisierung und Konzentrierung des Lichtes. Hierbei umfasst die Lichtquelle 1 einen Parabolspiegel 89. Der Parabolspiegel ist derart angeordnet, dass zumindest ein Teil des Lichtes, welches den stabförmigen Luminophor 32 nicht in Richtung der Schlitzblende 38 verlässt, in Richtung der Schlitzblende gespiegelt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Parabolspiegel 89 um eine Parabolrinne, d.h. eine parabolisch geformte Rinne. Im senkrecht zur Rinnenachse geführten Schnitt ist die konkave Grenzlinie eine Parabel. Vorteilhafterweise ist die Rinnenachse parallel zur Achse des Luminophors 32. Figure 8 shows a further advantageous embodiment of the light source 1 for homogenizing and concentrating the light. Here, the light source 1 comprises a parabolic mirror 89. The parabolic mirror is arranged such that at least part of the light which does not leave the rod-shaped luminophore 32 in the direction of the slit diaphragm 38 is reflected in the direction of the slit diaphragm. The parabolic mirror 89 is preferably a parabolic trough, that is to say a parabolic trough. In the section perpendicular to the channel axis, the concave borderline is a parabola. The channel axis is advantageously parallel to the axis of the luminophore 32.

In einer vorteilhaften Variante ist der Querschnitt der Parabolrinne über deren Länge verändert, insbesondere ist die Rinne an verschiedenen Stellen unterschiedlich tief, beispielsweise an einem Ende tiefer als am anderen oder in der Mitte tiefer als nahe den Enden.In an advantageous variant, the cross section of the parabolic trough is changed over its length, in particular the trough has different depths at different points, for example deeper at one end than at the other or deeper in the middle than near the ends.

Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen chromatisch-konfokalen Messeinrichtung. Die Messeinrichtung entspricht im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Messeinrichtung, außer, dass ein zweiter Strahlteiler 97 zwischen dem ersten Strahlteiler 7 und der ersten Empfangs- und Auswerteeinheit 8 angeordnet ist. Dieser zweite Strahlteiler 97 lenkt einen Teil des vom Messobjekt 6 reflektierten Messlichts 2 auf eine zweite Empfangs- und Auswerteeinheit 98. Figure 9 shows a schematic representation of an alternative chromatic-confocal measuring device. The measuring device essentially corresponds to that in Fig. 1 measuring device shown, except that a second beam splitter 97 between the first beam splitter 7 and the first receiving and evaluation unit 8 is arranged. This second beam splitter 97 directs part of the measurement light 2 reflected from the measurement object 6 onto a second receiving and evaluation unit 98.

Beispielhafterweise handelt es sich bei der zweiten Empfangs- und Auswerteeinheit 98 um eine bildgebende Einheit, vorzugsweise eine Kamera.For example, the second receiving and evaluation unit 98 is an imaging unit, preferably a camera.

Die chromatisch-konfokale Messeinrichtung der Figuren 10a und 10b umfasst wie die der Figur 1 eine Lichtquelle 1, eine erste konfokale Blende 3 und eine Abbildungsoptik, bestehend aus Linsen 4 und 5 und einem zusätzlichen, hier als Prima ausgeführten optischen Element 101, durch welche das Messlicht 2 auf das Messobjekt 6 gelenkt wird. Die konfokale Blende 3 ist hier als Schlitzblende ausgeführt, wobei die Richtung des Schlitzes senkrecht zur Zeichenebene steht.The chromatic confocal measuring device of the Figures 10a and 10b includes like that of the Figure 1 a light source 1, a first confocal diaphragm 3 and imaging optics, consisting of lenses 4 and 5 and an additional optical element 101, here designed as a prime, through which the measuring light 2 is directed onto the measuring object 6. The confocal diaphragm 3 is designed here as a slit diaphragm, the direction of the slit being perpendicular to the plane of the drawing.

Die Symmetrieachse der Linse 5 ist dabei schräg zur durchschnittlichen Oberflächennormalen des Messobjektes angeordnet. Die Abbildungsoptik ist so ausgeführt, dass zusätzlich zur chromatischen Aberration längs der Achse der Abbildungsoptik auch eine signifikante transversale chromatische Fokusverschiebung auftritt. Diese wird vorzugsweise durch das zusätzliche optische Element 101 bereitgestellt. Entsprechend wird das vom Messobjekt 6 reflektierte Messlicht 2 unter einem Winkel von einer zweiten Abbildungsoptik, bestehend aus Linsen 105 und 9, sowie einem optischem Element 102 eingefangen. Bevorzugt ist die zweite Abbildungsoptik spiegelsymmetrisch zur ersten Abbildungsoptik ausgeführt.The axis of symmetry of the lens 5 is arranged at an angle to the average surface normal of the measurement object. The imaging optics are designed in such a way that, in addition to the chromatic aberration along the axis of the imaging optics, there is also a significant transverse chromatic focus shift. This is preferably provided by the additional optical element 101. Correspondingly, the measurement light 2 reflected by the measurement object 6 is captured at an angle by a second imaging optics, consisting of lenses 105 and 9, and an optical element 102. The second imaging optics are preferably designed to be mirror-symmetrical to the first imaging optics.

Entsprechend des Ausführungsbeispiels der Figur 1 umfasst die Messeinrichtung eine zweite konfokale Apertur 10 und eine erste Empfangs- und Auswerteeinheit 8.According to the embodiment of Figure 1 the measuring device comprises a second confocal aperture 10 and a first receiving and evaluation unit 8.

Figur 11 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielsgemäße Lichtquelle 1 umfasst eine Pumpquelle 120, beispielsweise eine Laserdiode, welche Pumplicht 121 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht 121 wird auf einen Luminophor 122 gerichtet, welcher durch einen physikalischen Prozess, beispielsweise Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation, das Pumplicht 121 in polychromatisches Licht 123 umwandelt. Beispielsgemäß umfasst das polychromatische Licht 123 ein Spektrum von Wellenlängen, die Wellenlängen dieses Spektrums sind typischerweise größer als die Wellenlänge des Pumplichts 121. Das polychromatische Licht 123 kann bevorzugt auch einen Teil des Pumplichts 121 umfassen. Figure 11 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 according to the example comprises a pump source 120, for example a laser diode, which emits pump light 121 of a first wavelength. The pump light 121 is directed onto a luminophore 122, which converts the pump light 121 into polychromatic light 123 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation. According to the example, the polychromatic light 123 comprises a spectrum of wavelengths, the wavelengths of this spectrum are typically greater than the wavelength of the pump light 121. The polychromatic light 123 can preferably also comprise part of the pump light 121.

Um das Licht 123 auf eine längliche Austrittsfläche zu lenken, wird es zunächst mittels einer vorzugsweise asphärischen Linse 124 kollimiert und durchtritt anschließend eine Zylinderlinse 125, welche das Licht wieder auf ein Liniensegment fokussiert. Vorzugsweise wird am Ort der Fokuslinie eine Spaltblende 126 angeordnet, deren Spaltöffnung die längliche Austrittsfläche der Lichtquelle 1 darstellt.In order to direct the light 123 onto an elongated exit surface, it is first collimated by means of a preferably aspherical lens 124 and then passes through a cylindrical lens 125, which focuses the light again on a line segment. A slit diaphragm 126 is preferably arranged at the location of the focal line, the slit opening of which represents the elongated exit surface of the light source 1.

Figur 12 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielsgemäße Lichtquelle 1 umfasst eine Pumpquelle 130, beispielsweise Laser, welche Pumplicht 131 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht 131 wird durch eine asphärische Linse 134 zunächst kollimiert und anschließend durch eine Zylinderlinse 135 auf ein Liniensegment fokussiert. Am Ort der Fokuslinie ist ein Luminophor 136 angeordnet, welcher durch einen physikalischen Prozess, beispielsweise Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder Szintillation, das Pumplicht 131 in polychromatisches Licht 137 umwandelt. Figure 12 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 according to the example comprises a pump source 130, for example a laser, which emits pump light 131 of a first wavelength. The pump light 131 is first collimated by an aspherical lens 134 and then focused on a line segment by a cylindrical lens 135. A luminophore 136 is arranged at the location of the focus line and converts the pump light 131 into polychromatic light 137 by a physical process, for example phosphorescence, fluorescence or scintillation.

Figur 13 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst eine Pumplichtquelle 210, die Pumplicht 211 auf einen Wellenleiter 212 richtet, der einen Teil des Pumplichts auf einen keilförmigen Luminophor 215 leitet, so dass das Pumplicht auf die gesamte Eintrittsfläche des Luminophors trifft. Figure 13 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source according to the example comprises a pump light source 210 which directs the pump light 211 onto a waveguide 212 which guides part of the pump light onto a wedge-shaped luminophore 215 so that the pump light hits the entire entrance surface of the luminophore.

Der Luminophor 215 wandelt das Pumplicht in polychromatisches Licht 213 und ist so ausgebildet, dass er als Wellenleiter für das polychromatische Licht wirkt. Der Luminophor ist in zwei Raumrichtungen keilförmig ausgebildet, wobei die beiden Raumrichtungen orthogonal zur Propagationsrichtung des Lichts sind. In der Figur 13 sind exemplarisch Lichtstrahlen gezeigt, die den geometrischen Pfad des polychromatischen Lichts zeigen.The luminophore 215 converts the pump light into polychromatic light 213 and is designed in such a way that it acts as a waveguide for the polychromatic light. The luminophore is wedge-shaped in two spatial directions, the two spatial directions being orthogonal to the direction of propagation of the light. In the Figure 13 Examples of light rays are shown that show the geometric path of the polychromatic light.

Das Licht, das unter großen Winkeln zur Propagationsrichtung im Luminophor 215 verläuft, trifft auf eine der Seitenflächen. Aufgrund der Keilförmigkeit des Wellenleiters läuft das Licht nach der Reflexion unter kleineren Winkeln zur Propagationsrichtung weiter. Der Luminophor ist so ausgebildet, dass die Seitenlänge an der Austrittsfläche in einer Raumrichtung der gewünschten Seitenlänge der Lichtausrittsfläche 214 in derjenigen Raumrichtung entspricht, in der die Lichtaustrittsfläche nur wenig ausgedehnt ist.The light which runs at large angles to the direction of propagation in the luminophore 215 hits one of the side surfaces. Due to the wedge-shaped shape of the waveguide, the light continues to travel at smaller angles to the direction of propagation after reflection. The Luminophore is designed such that the side length on the exit surface in one spatial direction corresponds to the desired side length of the light exit surface 214 in that spatial direction in which the light exit surface is only slightly extended.

Das polychromatische Licht wird weiter in einem zweiten keilförmigen Wellenleiter 216 propagiert, wobei der zweite Wellenleiter nur in einer Raumrichtung keilförmig ausgebildet ist. Durch Reflexion an den Seitenflächen wird der Winkel des Lichts zur Propagationsrichtung in einer Raumrichtung weiter abgeflacht. Der zweite Wellenleiter ist so ausgebildet, dass die Seitenlänge an der Lichtaustrittsfläche derjenigen Seitenlänge der Lichtaustrittsfläche entspricht, in der die Lichtaustrittsfläche ausgedehnt ist.The polychromatic light is propagated further in a second wedge-shaped waveguide 216, the second waveguide being wedge-shaped in only one spatial direction. The angle of the light to the direction of propagation is further flattened in one spatial direction by reflection on the side surfaces. The second waveguide is designed so that the side length on the light exit surface corresponds to that side length of the light exit surface in which the light exit surface is extended.

Durch die Keilförmigkeit der Wellenleiter verlässt das polychromatische Licht die Lichtaustrittsfläche unter geringen Öffnungswinkel, so dass die endliche Apertur der Messvorrichtung ausreicht, um das Licht vollumfänglich als Messlicht zu nutzen.Due to the wedge-shaped shape of the waveguides, the polychromatic light leaves the light exit surface at a small opening angle, so that the finite aperture of the measuring device is sufficient to fully use the light as measuring light.

Figur 14 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle 1 umfasst eine Pumpquelle 150, beispielsweise eine Laserdiode, welche Pumplicht 151 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht wird auf eine Seitenfläche eines plattenförmigen Luminophors 154 gerichtet. Figure 14 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 according to the example comprises a pump source 150, for example a laser diode, which emits pump light 151 of a first wavelength. The pump light is directed onto a side surface of a plate-shaped luminophore 154.

Zu diesem Zweck wird das Pumplicht zunächst durch eine Kollimationsoptik 152 kollimiert und anschließend durch eine Zylinderoptik 153 in derjenigen Richtung fokussiert, in der der plattenförmige Luminophor eine geringe Ausdehnung besitzt. Durch die Fokussierung in einer Richtung wird erreicht, dass die Verteilung des Pumplichts auf der Eintrittsfläche weitgehend homogen ist und ein möglichst großer Teil des von der Pumplichtquelle erzeugten Pumplichts in den Luminophor eingekoppelt werden kann.For this purpose, the pump light is first collimated by collimation optics 152 and then focused by cylinder optics 153 in the direction in which the plate-shaped luminophore has a small extension. By focusing in one direction it is achieved that the distribution of the pump light on the entry surface is largely homogeneous and the largest possible part of the pump light generated by the pump light source can be coupled into the luminophore.

Der Luminophor wandelt Pumplicht in polychromatisches Licht 155 um. Ein Teil des im plattenförmigen Luminophors erzeugten polychromatischen Lichts trifft, gegebenenfalls nach Reflexion an einer der Grundflächen oder einer der Seitenflächen, auf die Seitenfläche, die der Eintrittsfläche des Pumplichts gegenüberliegt, und tritt durch diese Seitenfläche aus dem Luminophor aus.The luminophore converts pump light into polychromatic light 155. Part of the polychromatic light generated in the plate-shaped luminophore strikes the side surface opposite the entry surface of the pump light, possibly after reflection on one of the base surfaces or one of the side surfaces, and exits the luminophore through this side surface.

Um die Ausbeute an Messlicht zu erhöhen, können die Grundflächen und diejenigen Seitenflächen, die nicht als Lichtaustrittsfläche genutzt werden, verspiegelt ausgeführt werden.In order to increase the yield of measurement light, the base surfaces and those side surfaces that are not used as light exit surfaces can be made reflective.

Figur 15 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die Lichtquelle umfasst hier mehrere Pumplichtquellen 160, beispielsweise LEDs, die entlang einer Linie positioniert sind und die Pumplicht 161 erzeugen. Die Linie aus Pumplichtquellen wird durch eine Abbildungsoptik 166 auf eine Seitenfläche eines plattenförmigen Luminophors 164 abgebildet, die als Eintrittsfläche für das Pumplicht dient Figure 15 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source here comprises a plurality of pump light sources 160, for example LEDs, which are positioned along a line and generate the pump light 161. The line of pump light sources is imaged by imaging optics 166 onto a side surface of a plate-shaped luminophore 164, which serves as an entry surface for the pump light

Die Linie, entlang derer die Pumplichtquellen angeordnet sind, ist dabei parallel zu derjenigen Richtung, in der die Eintrittsfläche ausgedehnt ist, womit eine weitgehend homogene Ausleuchtung der Eintrittsfläche erreicht wird. Vorteilhafterweise ist die Abbildungsoptik so ausgeführt, dass die Ausdehnung der LEDs in der Richtung senkrecht zur Linienrichtung vergleichbar mit der Dicke des plattenförmigen Luminophors ist.The line along which the pump light sources are arranged is parallel to that direction in which the entry surface is extended, so that a largely homogeneous illumination of the entry surface is achieved. The imaging optics are advantageously designed in such a way that the extension of the LEDs in the direction perpendicular to the line direction is comparable to the thickness of the plate-shaped luminophore.

Im Falle von LEDs von 200µm Breite und einer Platte mit 200µm Dicke ist beispielsweise eine 1:1 Abbildung vorteilhaft. Die Apertur der Abbildungsoptik ist möglichst groß zu halten, damit möglichst viel Pumplicht in den plattenförmigen Luminophor eingekoppelt werden kann.In the case of LEDs with a width of 200 μm and a plate with a thickness of 200 μm, for example, a 1: 1 image is advantageous. The aperture of the imaging optics must be kept as large as possible so that as much pump light as possible can be coupled into the plate-shaped luminophore.

In einer alternativen Ausführung lässt sich die linienhafte Anordnung aus Pumplichtquellen auch direkt an der Seitenfläche des plattenförmigen Luminophors anbringen, so dass das Pumplicht ohne Abbildungsoptik in den plattenförmigen Luminophor eingekoppelt werden kann.In an alternative embodiment, the linear arrangement of pump light sources can also be attached directly to the side surface of the plate-shaped luminophore, so that the pump light can be coupled into the plate-shaped luminophore without imaging optics.

Die in Figur 15 gezeigte Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von Fasern 167, wobei die Fasern jeweils ein erstes Faserende 168 aufweisen, das polychromatisches Licht empfängt, das vom Luminophor durch eine der Seitenflächen abgestrahlt wird.In the Figure 15 The light source shown comprises a plurality of fibers 167, the fibers each having a first fiber end 168 which receives polychromatic light which is emitted by the luminophore through one of the side surfaces.

Die Fasern weisen jeweils ein zweites Faserende 169 auf, wobei das zweite Faserende polychromatisches Licht 165 aussendet. Die zweiten Faserenden sind in einer Linie angeordnet und bilden eine Lichtaustrittsfläche.The fibers each have a second fiber end 169, the second fiber end emitting polychromatic light 165. The second fiber ends are arranged in a line and form a light exit surface.

Durch das Einfangen von polychromatischen Licht, das den Lumiophor durch mehr als eine Seitenfläche verlässt, wird die Ausbeute erhöht.By capturing polychromatic light that leaves the Lumiophor through more than one side surface, the yield is increased.

Figur 16 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle 1 umfasst eine flächenhafte Pumplichtquelle 170, die hier als in zwei Raumrichtungen ausgedehnter Array von LEDs ausgeführt ist. Figure 16 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source 1 according to the example comprises a planar pump light source 170, which is designed here as an array of LEDs extended in two spatial directions.

Das von der Pumplichtquelle erzeugte Pumplicht 171 tritt durch eine erste Grundfläche des plattenförmigen Luminophors 174 ein und erzeugt polychromatisches Licht 175, das den Luminophor durch eine der Seitenflächen verlässt. Die zweite Grundfläche des Luminophors kann verspiegelt ausgeführt sein, damit das Pumplicht auch nach Reflexion an der zweiten Grundfläche zur Erzeugung von polychromatischem Licht beitragen kann.The pump light 171 generated by the pump light source enters through a first base surface of the plate-shaped luminophore 174 and generates polychromatic light 175 which leaves the luminophore through one of the side surfaces. The second base area of the luminophore can be made reflective so that the pump light can also contribute to the generation of polychromatic light after reflection on the second base area.

Figur 17 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst eine Pumpquelle 180, beispielsweise einer Laserdiode, welche Pumplicht 181 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht wird durch eine Abbildungsoptik 182 auf die Deckfläche eines Luminophors 183 gerichtet, der die Form eines Kegelstumpfs besitzt. Figure 17 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source according to the example comprises a pump source 180, for example a laser diode, which emits pump light 181 of a first wavelength. The pump light is directed through imaging optics 182 onto the top surface of a luminophore 183 which has the shape of a truncated cone.

Die Lichtquelle umfasst eine Vielzahl optischer Fasern 184, die jeweils ein erstes Faserende 185 aufweisen, wobei die ersten Faserenden in einer flächenhaften Anordnung in der Nähe der Grundfläche des Luminophors positioniert sind und das vom Luminophor erzeugte polychromatische Licht aufnehmen, sowie jeweils ein zweites Faserende 186, wobei die zweiten Faserenden in einer Linie angeordnet sind, das polychromatische Licht 187 aussenden und gemeinsam die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle bilden.The light source comprises a multiplicity of optical fibers 184, each having a first fiber end 185, the first fiber ends being positioned in a planar arrangement near the base of the luminophore and receiving the polychromatic light generated by the luminophore, as well as a second fiber end 186 each, wherein the second fiber ends are arranged in a line, emit the polychromatic light 187 and together form the light exit surface of the light source.

Um den Anteil des Lichts zu minimieren, der unter einem zu steilen Winkel auf die ersten Faserenden trifft, und somit nicht in die Fasern eingekoppelt werden kann, ist der Luminophor in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt.In order to minimize the portion of the light that hits the first fiber ends at too steep an angle and thus cannot be coupled into the fibers, the luminophore is designed in the form of a truncated cone.

In der Figur 17 sind exemplarisch Lichtstrahlen gezeigt, die den geometrischen Pfad von Fluoreszenzlicht demonstrieren, das vom Luminophor erzeugt wurde und einen großen Winkel zur Symmetrieachse des Kegelstumpfs besitzt. Durch sukzessive Reflexionen an der Innenseite der Mantelfläche des Kegelstumpfs wird der Winkel zwischen den Lichtstrahlen und der Symmetrieachse des Kegelstumpfs immer weiter reduziert, insbesondere soweit, dass das Licht in die Faserenden eingekoppelt werden kann.In the Figure 17 Examples of light rays are shown that demonstrate the geometric path of fluorescent light that was generated by the luminophore and that has a large angle to the axis of symmetry of the truncated cone. Successive reflections on the inside of the lateral surface of the truncated cone create the angle between the light rays and the axis of symmetry of the truncated cone is reduced further and further, in particular to the extent that the light can be coupled into the fiber ends.

Die flächenhafte Anordnung der Faserenden kann insbesondere so ausgeführt sein, dass der Teil der Grundfläche, der vom polychromatischen Licht durchtreten wird, möglichst vollständig abgedeckt wird, so dass ein möglichst großer Teil des Lichts in die Fasern eingekoppelt und weitergeführt werden kann.The planar arrangement of the fiber ends can in particular be designed in such a way that the part of the base area that is penetrated by the polychromatic light is covered as completely as possible, so that the largest possible part of the light can be coupled into the fibers and carried on.

Figur 18 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst eine Pumpquelle 190, beispielsweise einer Laserdiode, welche Pumplicht 191 einer ersten Wellenlänge emittiert. Die Lichtquelle umfasst des Weiteren einen zylinderförmigen Luminophor 193. Figure 18 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source according to the example comprises a pump source 190, for example a laser diode, which emits pump light 191 of a first wavelength. The light source further comprises a cylindrical luminophore 193.

Der zylinderförmige Luminophor ist mit einem Eintrittsfenster 198 versehen, durch das das Pumplicht in den Luminophor eingekoppelt wird. Wenn das Pumplicht auf Höhe des Eintrittsfensters fokussiert wird, kann die Ausdehnung des Eintrittsfensters sehr klein gehalten werden. Beispielsweise kann eine Ausdehnung von 10µm des Eintrittsfensters ausreichend sein.The cylindrical luminophore is provided with an entry window 198 through which the pump light is coupled into the luminophore. If the pump light is focused at the level of the entry window, the size of the entry window can be kept very small. For example, an extension of 10 μm for the entry window can be sufficient.

Das Pumplicht wird dabei so eingekoppelt, dass das Pumplicht unter einem flachen Winkel auf die Innenseite der Mantelfläche trifft und Totalreflexion erfährt. Dieses Verhalten wiederholt sich bei sukzessiven Reflexionen an der Innenseite der Mantelfläche, so dass das Pumplicht auf eine Spiralbahn innerhalb des zylinderförmigen Luminophors gezwungen wird.The pump light is coupled in such that the pump light hits the inside of the lateral surface at a flat angle and experiences total reflection. This behavior is repeated in the case of successive reflections on the inside of the lateral surface, so that the pump light is forced onto a spiral path within the cylindrical luminophore.

Vorteilhaferweise ist der zylinderförmige Luminophor so ausgeführt, dass das Pumplicht auf seinem Weg entlang der Spiralbahn vom Eintrittsfenster bis zur Grundfläche des Zylinders zum größten Teil zur Erzeugung von polychromatischem Licht beiträgt. Bei einer typischen mittleren freien Weglänge des Pumplichts im Luminophor von 200µm ist dies beispielsweise bei einer Bahnlänge von 1mm gewährleistet.Advantageously, the cylindrical luminophore is designed in such a way that the pump light on its way along the spiral path from the entrance window to the base of the cylinder largely contributes to the generation of polychromatic light. With a typical mean free path of the pump light in the luminophore of 200 μm, this is ensured, for example, with a path length of 1 mm.

Der zylinderförmige Luminophor kann dabei sehr kompakt umgesetzt sein und gleichzeitig eine hinreichend große Bahnlänge für das Pumplicht bereitstellen. Beispielsweise kann der Zylinder einen Radius von 25µm aufweisen und die Ganghöhe der Spiralbahn 20µm betragen (wodurch bei einem Eintrittsfenster von 10µm Ausdehnung gesichert ist, dass das Pumplicht nach der ersten Umrundung den zylinderförmigen Luminophor nicht wieder durch das Eintrittsfenster verlässt).The cylindrical luminophore can be implemented very compactly and at the same time provide a sufficiently large path length for the pump light. For example, the cylinder can have a radius of 25 µm and the pitch of the spiral path 20 µm (whereby with an entrance window of 10 µm it is ensured that the pump light does not leave the cylindrical luminophore again through the entrance window after the first circling).

Dabei wird bei einer Höhe von 150 µm des Zylinders erreicht, dass das Pumplicht auf dem Weg vom Eintrittsfenster bis zur Grundfläche 6 Umrundungen und somit eine Weglänge von mehr als 1mm zurücklegen kann.With a height of 150 µm of the cylinder it is achieved that the pump light can cover 6 circles and thus a path length of more than 1mm on the way from the entrance window to the base area.

Das polychromatische Licht 197 wird vom Luminophor über die Mantelfläche und die Grundflächen in alle Raumrichtungen abgestrahlt. Die Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von Fasern, die jeweils erste Faserenden 195 aufweisen, die auf einer Fläche angeordnet sind, die den Luminophor teilweise umschließt. Vorzugsweise sind die Faserenden dabei möglichst dicht gepackt, um einen möglichst großen Teil des polychromatischen Lichts aufzufangen und weiterzuleiten.The polychromatic light 197 is emitted by the luminophore over the lateral surface and the base surfaces in all spatial directions. The light source comprises a plurality of fibers, each of which has first fiber ends 195 which are arranged on a surface that partially encloses the luminophore. The fiber ends are preferably packed as tightly as possible in order to collect and transmit the largest possible part of the polychromatic light.

Die jeweils zweiten Faserenden der Fasern sind in einer Linie angeordnet und bilden eine längliche Lichtaustrittsfläche.The respective second fiber ends of the fibers are arranged in a line and form an elongated light exit surface.

Figur 19 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1. Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst einen Luminophor 203, der in Form zweier Kegelstümpfe ausgeführt ist, die an der Grundfläche verbunden sind. Das Pumplicht 201 wird durch ein Eintrittsfenster 208 in den Luminophor eingekoppelt, wobei das Pumplicht im Luminophor durch sukzessive Totalreflexionen auf eine Spiralbahn gezwungen wird und polychromatisches Licht 207 erzeugt. Figure 19 shows a further advantageous embodiment of the light source 1. The light source according to the example comprises a luminophore 203, which is designed in the form of two truncated cones, which are connected at the base. The pump light 201 is coupled into the luminophore through an entry window 208, the pump light in the luminophore being forced onto a spiral path by successive total reflections and generating polychromatic light 207.

Aufgrund des Öffnungswinkels des Kegelstumpfs verringert sich dabei zunehmend die Bahnhöhe des Pumplichts auf dem Weg im ersten Kegelstumpf vom Eintrittsfenster zur ersten Deckfläche, bis sich das Pumplicht zurück zur Grundfläche bewegt. Das Pumplicht kann im zweiten Kegelstumpf weiterlaufen, wo sich das Verhalten wiederholt.Due to the opening angle of the truncated cone, the path height of the pumping light on the way in the first truncated cone from the entrance window to the first top surface decreases until the pumping light moves back to the base surface. The pump light can continue in the second truncated cone, where the behavior is repeated.

Durch diese Ausgestaltung des Luminophors lassen sich mit einer sehr kompakten Bauweise große Weglängen des Pumplichts im Luminophor erzielen. Damit wird auch die Verwendung von Photolumineszenzmaterialen ermöglicht, deren Halbwertslänge größer als 1 mm ist, z.B. sehr transparente Phosphor-in-Glas Materialien, die wegen ihrer Wärmefestigkeit, der leichteren Verarbeitbarkeit und der Erzeugung von breitbandigen und gleichmäßig hellen Spektren vorteilhaft sind im Vergleich zu Einkristallen.This configuration of the luminophore allows long path lengths of the pump light in the luminophore to be achieved with a very compact design. This also enables the use of photoluminescent materials whose half-value length is greater than 1 mm is, for example, very transparent phosphor-in-glass materials, which are advantageous compared to single crystals because of their heat resistance, easier processing and the generation of broadband and evenly bright spectra.

Figur 20 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1, die im Wesentlichen der in der Figur 17 gezeigten Lichtquelle entspricht. Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst eine Pumpquelle 310, beispielsweise eine Laserdiode, welche Pumplicht 311 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht 311 wird durch eine Abbildungsoptik 312 auf einen Luminophor 313 gerichtet, der bei diesem Ausführungsbeispiel die Form eines quadratischen Pyramidenstumpfes hat, über dessen Deckfläche das Pumplicht 311 eingekoppelt wird. Der Querschnitt des Luminophors 313 ist somit quadratisch und nimmt mit zunehmenden Abstand von der Deckfläche kontinuierlich bis zur Grundfläche des Pyramidenstumpfes zu. Die Seitenflächen des Pyramidenstumpfes sind verspiegelt, so dass über die Seitenflächen kein Licht nach außen treten kann. Figure 20 shows a further advantageous embodiment of the light source 1, which is essentially that in FIG Figure 17 corresponds to the light source shown. The light source according to the example comprises a pump source 310, for example a laser diode, which emits pump light 311 of a first wavelength. The pump light 311 is directed through an imaging optics 312 onto a luminophore 313 which, in this exemplary embodiment, has the shape of a square truncated pyramid, over the top surface of which the pump light 311 is coupled. The cross section of the luminophore 313 is thus square and increases continuously with increasing distance from the top surface to the base of the truncated pyramid. The side surfaces of the truncated pyramid are mirrored so that no light can escape through the side surfaces.

Die Grundfläche grenzt bei diesem Ausführungsbeispiel an eine quadratische Seitenfläche eines Quaders aus Glas an, der einen Homogenisator 314 bildet. Bei ausreichender Länge des Luminophors 313 kann der Homogenisator 314 entfallen.In this exemplary embodiment, the base area adjoins a square side surface of a cuboid made of glass, which forms a homogenizer 314. If the luminophore 313 is of sufficient length, the homogenizer 314 can be omitted.

Die Lichtquelle 1 umfasst außerdem eine Umformungseinrichtung, die durch eine Vielzahl optischer Fasern 315 gebildet wird. Erste Faserenden der Fasern 315 sind flächenhaft in der Nähe der anderen quadratischen Seitenfläche des Homogenisators 314 angeordnet und nehmen das vom Luminophor erzeugte und vom Homogenisator 314 weitergeleitete polychromatische Licht auf. Die zweiten Faserenden der optischen Fasern 315 sind entlang einer Linie angeordnet und definieren gemeinsam die linienförmige Austrittsfläche 316 der Lichtquelle 1.The light source 1 also comprises a shaping device which is formed by a plurality of optical fibers 315. First fiber ends of the fibers 315 are arranged flat in the vicinity of the other square side surface of the homogenizer 314 and receive the polychromatic light generated by the luminophore and transmitted by the homogenizer 314. The second fiber ends of the optical fibers 315 are arranged along a line and together define the linear exit surface 316 of the light source 1.

Der pyramidenstumpfförmige Luminophor 313 minimiert den Anteil des Lichts, der unter einem zu steilen Winkel auf die ersten Faserenden der optischen Fasern 315 trifft und somit nicht in die Fasern 315 eingekoppelt werden kann. Gegenüber der konischen Form des Luminophors, wie sie in der Figur 17 gezeigt ist, hat die pyramidale Form den Vorteil, dass sie sich aus den oft schwer bearbeitbaren luminophoren Werkstoffen leichter herstellen lässt. Außerdem hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die pyramidale Form zu einer gleichmäßigeren Intensitätsverteilung an der Grundfläche des Luminophoren führt. Bei rotationssymmetrischen Luminophoren beobachtet man in der Regel eine unerwünschte Konzentration des polychromatischen Lichts auf der Symmetrieachse.The truncated pyramid-shaped luminophore 313 minimizes the portion of the light which strikes the first fiber ends of the optical fibers 315 at an angle that is too steep and thus cannot be coupled into the fibers 315. Compared to the conical shape of the luminophore, as shown in the Figure 17 shown, the pyramidal shape has the advantage that it can be made more easily from the often difficult to machine luminophoric materials. In addition, it has surprisingly been shown that the pyramidal shape to a leads to a more uniform intensity distribution on the base of the luminophore. In the case of rotationally symmetrical luminophores, an undesirable concentration of the polychromatic light on the axis of symmetry is usually observed.

In der Figur 20 sind mit gestrichelten Linien Lichtstrahlen angedeutet, die den geometrischen Pfad von Fluoreszenzlicht demonstrieren, das vom Luminophor 313 erzeugt wurde und zunächst einen großen Winkel zur Symmetrieachse des Pyramidenstumpfs besitzt. Durch sukzessive Reflexionen an der Innenseite der Mantelfläche des Pyramidenstumpfs wird der Winkel zwischen den Lichtstrahlen und der Symmetrieachse des Kegelstumpfs so lange reduziert, bis das Licht in die Enden der optischen Fasern 315 verlustarm eingekoppelt werden kann.In the Figure 20 light rays are indicated with dashed lines which demonstrate the geometric path of fluorescent light which was generated by the luminophore 313 and which initially has a large angle to the axis of symmetry of the truncated pyramid. Through successive reflections on the inside of the lateral surface of the truncated pyramid, the angle between the light rays and the axis of symmetry of the truncated cone is reduced until the light can be coupled into the ends of the optical fibers 315 with little loss.

Anders als aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt, kann die flächenhafte Anordnung der Faserenden insbesondere so ausgeführt sein, dass der Teil der Grundfläche des Homogenisators 314 (oder bei dessen Fehlen des Luminophors 313), der vom polychromatischen Licht durchtreten wird, möglichst vollständig abgedeckt wird, so dass ein möglichst großer Teil des Lichts in die Fasern 315 eingekoppelt und weitergeführt werden kann.In contrast to what is shown for reasons of clarity, the planar arrangement of the fiber ends can in particular be designed in such a way that the part of the base area of the homogenizer 314 (or, in the absence of the latter, the luminophore 313) through which the polychromatic light passes is covered as completely as possible that the largest possible part of the light can be coupled into the fibers 315 and passed on.

Figur 21 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lichtquelle 1, die Elemente aus den in den Figuren 13, 17 und 20 gezeigten Ausführungsbeispielen vereint. Figure 21 shows a further advantageous embodiment of the light source 1, the elements from the Figures 13 , 17th and 20th shown embodiments combined.

Die beispielgemäße Lichtquelle umfasst eine Pumpquelle 320, beispielsweise eine Laserdiode, die Pumplicht 321 einer ersten Wellenlänge emittiert. Das Pumplicht 321 wird durch eine Abbildungsoptik 322 auf die Stirnfläche eines stabförmigen Luminophors 323 gerichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Stab einen kreisförmigen Querschnitt. Es kommen aber auch ovale, quadratische, rechteckige oder andere regelmäßige oder unregelmäßige polygone Querschnitte in Betracht. Die Seitenflächen des Luminophors 323 sind verspiegelt, so dass über die Seitenflächen kein Licht nach außen treten kann.The light source according to the example comprises a pump source 320, for example a laser diode, which emits pump light 321 of a first wavelength. The pump light 321 is directed onto the end face of a rod-shaped luminophore 323 by means of imaging optics 322. In this embodiment the rod has a circular cross-section. However, oval, square, rectangular or other regular or irregular polygonal cross-sections are also possible. The side surfaces of the luminophore 323 are mirrored so that no light can escape to the outside via the side surfaces.

Die andere Stirnfläche des stabförmigen Luminophors 323 grenzt bei diesem Ausführungsbeispiel an eine quadratische Deckfläche eines Homogenisators 324 an, der aus Glas besteht und die Form eines Pyramidenstumpfes hat. Der Querschnitt des Homogenisators ist quadratisch und nimmt mit zunehmenden Abstand von dem Luminophoren 323 kontinuierlich bis zur Grundfläche des Pyramidenstumpfes zu.In this exemplary embodiment, the other end face of the rod-shaped luminophore 323 adjoins a square top surface of a homogenizer 324 which is made of glass and has the shape of a truncated pyramid. The cross section of the homogenizer is square and increases continuously with increasing distance from the luminophore 323 to the base of the truncated pyramid.

Die Lichtquelle 1 umfasst außerdem eine Umformungseinrichtung, die auch hier durch eine Vielzahl optischer Fasern 325 gebildet wird. Erste Enden der Fasern 325 sind flächenhaft in der Nähe der quadratischen Grundfläche des Homogenisators 324 angeordnet und nehmen das vom Luminophor erzeugte und vom Homogenisator 324 weitergeleitete polychromatische Licht auf. Die zweiten Enden der optischen Fasern 325 sind entlang einer Linie angeordnet und definieren gemeinsam die linienförmige Austrittsfläche 326 der Lichtquelle 1.The light source 1 also includes a reshaping device, which is also formed here by a multiplicity of optical fibers 325. First ends of the fibers 325 are arranged flat in the vicinity of the square base of the homogenizer 324 and absorb the polychromatic light generated by the luminophore and transmitted by the homogenizer 324. The second ends of the optical fibers 325 are arranged along a line and together define the linear exit surface 326 of the light source 1.

Der Homogenisator 324 minimiert den Anteil des Lichts, der unter einem zu steilen Winkel auf die ersten Enden der optischen Fasern 325 trifft und somit nicht in die Fasern 325 eingekoppelt werden kann.The homogenizer 324 minimizes the portion of the light which strikes the first ends of the optical fibers 325 at an angle that is too steep and therefore cannot be coupled into the fibers 325.

Gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 20 hat die in der Figur 21 gezeigte Lichtquelle 1 den Vorteil, dass die Geometrie des Luminophors 323 vor allem unter dem Gesichtspunkt einer leichten Herstellbarkeit festgelegt werden kann. Die kompliziertere, aber im Hinblick auf die Homogenisierung und die Einkopplung in die Faserenden sehr vorteilhafte Geometrie des pyramidalen Homogenisators 324 lässt sich hingegen leicht aus dem Werkstoff Glas realisieren. Die Umformung des polychromatischen Lichts in die linienförmige Austrittsfläche 326 wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel von der durch die optischen Fasern 325 gebildeten Umformungseinrichtung übernommen.Compared to the embodiment according to Figure 20 has the in the Figure 21 The light source 1 shown has the advantage that the geometry of the luminophore 323 can be determined primarily from the point of view of ease of manufacture. The more complicated, but very advantageous geometry of the pyramidal homogenizer 324 with regard to the homogenization and the coupling into the fiber ends, on the other hand, can easily be realized from the material glass. The conversion of the polychromatic light into the linear exit surface 326 is also undertaken in this exemplary embodiment by the conversion device formed by the optical fibers 325.

Wichtige Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden Sätzen zusammengefasst:

  1. 1. Chromatisch-konfokale Messvorrichtung zur Messung von Abständen und/oder Dicken von mehreren Stellen simultan oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs eines Messobjekts, umfassend
    eine Lichtquelle (1), welche durch eine Lichtaustrittsfläche polychromatisches Messlicht (2) emittiert,
    mindestens eine erste konfokale Apertur (3, 10), durch die das Messlicht (2) tritt, wobei die erste konfokale Apertur (3, 10) eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung umfasst,
    eine Abbildungsoptik (4, 5, 101), welche dazu eingerichtet ist, eine chromatische Fokusverschiebung des Messlichts hervorzurufen und die erste konfokale Apertur (3) in ein Messvolumen abzubilden, wobei verschiedene Wellenlängen in verschiedenen Höhen fokussiert sind,
    eine erste Empfangs- und Auswerteeinheit (8), welche ausgebildet ist, um die Intensität des vom Messobjekt reflektierten Messlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge und der transversalen Position der Reflexionsstelle auf dem Messobjekt zu messen und daraus Abstände und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs des Messobjekts (6) zu bestimmen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichtquelle (1) eine lasergepumpte Luminophor-basierte Lichtquelle ist und die Austrittsfläche (24) länglich ist.
  2. 2. Messvorrichtung nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) mindestens eine Pumpquelle (20) umfasst, welche Pumplicht (21) emittiert und auf einen Luminophor richtet, der das Pumplicht (21) in polychromatisches Licht (23) umwandelt.
  3. 3. Messvorrichtung nach Satz 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polychromatische Licht (23) anschließend durch einen Homogenisator (25) tritt, derart, dass die Intensität des von der Austrittsfläche (24) austretenden Lichts (26) zumindest nahezu gleichmäßig verteilt ist.
  4. 4. Messvorrichtung nach Satz 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor (32) stabförmig ist, wobei durch eine Seitenfläche des stabförmigen Luminophors (32) austretendes Licht (33) als Messlicht verwendet wird.
  5. 5. Messvorrichtung nach Satz 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine Schlitzblende (38) umfasst, wobei der Schlitz der Schlitzblende (38) die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle (1) ist.
  6. 6. Messvorrichtung nach Satz 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzblende (58) relativ zur Längsachse des stabförmigen Luminophors (32) verkippt ist.
  7. 7. Messvorrichtung nach einem der Sätze 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Eintrittsfläche (34), durch welche das Pumplicht (31) in den Luminophor (32) eintritt, gegenüberliegende Stirnfläche (37) des stabförmigen Luminophors (32) verspiegelt ausgeführt ist.
  8. 8. Messvorrichtung nach einem der Sätze 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) einen Parabolspiegel (89) umfasst.
  9. 9. Messvorrichtung nach Satz 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor plattenförmig ist.
  10. 10. Messvorrichtung nach Satz 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor so angeordnet ist, dass das Pumplicht durch eine Seitenfläche in den Luminophor eindringt und das Messlicht auf einer gegenüberliegenden Seitenfläche aus dem Luminophor austritt.
  11. 11. Messvorrichtung nach Satz 10, dadurch gekennzeichnet, dass Grundflächen des Luminophors entlang einer Seitenfläche, die senkrecht zu derjenigen Seitenfläche steht, an der das Pumplicht eindringt, einen Keilwinkel zwischen 1° und 10° einschließen.
  12. 12. Messvorrichtung nach Satz 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor so angeordnet ist, dass das Pumplicht durch eine der beiden Grundflächen des Luminophors eindringt und das Messlicht aus einer senkrecht zur der Grundfläche angeordneten Seitenfläche des Luminophors austritt.
  13. 13. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Umformungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Lichtverteilung so umzuformen, dass der Querschnitt der Lichtverteilung länglicher wird.
  14. 14. Messvorrichtung nach Satz 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinrichtung eine Anordnung von Lichtleitfasern umfasst.
  15. 15. Messvorrichtung nach einem der Sätze 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor einen kegelstumpfförmigen Abschnitt hat.
  16. 16. Messvorrichtung nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt eine gekrümmte Außenfläche hat, die verspiegelt ist, und dass der Abschnitt so angeordnet ist, dass das Pumplicht über die Deckfläche des Kegelstumpfes in den Luminophor eintritt.
  17. 17. Messvorrichtung nach einem der Sätze 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor einen zylindrischen Abschnitt hat, der so angeordnet ist, dass über die zylindrische Außenfläche eingekoppeltes Pumplicht durch Totalreflexion in dem Abschnitt gehalten wird.
  18. 18. Messvorrichtung nach einem der Sätze 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor (213) einen Abschnitt hat, der die Form eines vorzugsweise quadratischen Pyramidenstumpfes hat, der so angeordnet ist, dass das Pumplicht über die Deckfläche des Pyramidenstumpfes in den Luminophor (213) eintritt.
  19. 19. Messvorrichtung nach Satz 18, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenflächen des Pyramidenstumpfes verspiegelt sind.
  20. 20. Messvorrichtung nach Satz 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der Grundfläche des Pyramidenstumpfes ein Homogenisator (225) angeordnet ist.
  21. 21. Messvorrichtung nach Satz 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisator (225) quaderförmig ist.
  22. 22. Messvorrichtung nach einem der Sätze 18 bis 21, gekennzeichnet durch eine Umformungseinrichtung, die eine Vielzahl optischer Fasern (214) umfasst, wobei erste Enden der optischen Fasern (214) über eine Fläche verteilt und zweite Enden der optischen Fasern entlang einer Linie verteilt angeordnet sind.
  23. 23. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine zweite Empfangs- und Auswerteeinheit (98) umfasst, welche ausgebildet ist, um eine Abbildung des Messobjekts (6) zu erfassen.
  24. 24. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine zweite Abbildungsoptik (105, 102, 9) umfasst, welche räumlich getrennt von der ersten Abbildungsoptik (4, 101, 5) ausgeführt ist, wobei die erste Abbildungsoptik und die zweite Abbildungsoptik je ein zusätzliches optisches Element (101, 102) umfassen, welches eine chromatische Fokusverschiebung quer zur optischen Achse einer Linse (5, 105) der jeweiligen Abbildungsoptik verursacht.
  25. 25. Messvorrichtung nach Satz 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsoptik dazu eingerichtet ist, Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen an unterschiedlichen Orten zu bilden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, das einen spitzen Winkel zur optischen Achse einer Linse (5) der ersten Abbildungsoptik (4, 101, 5) bildet.
Important aspects of the present invention are summarized in the following sentences:
  1. 1. Chromatic-confocal measuring device for measuring distances and / or thicknesses of several points simultaneously or an area of a measuring object that is extended in at least one spatial direction
    a light source (1) which emits polychromatic measuring light (2) through a light exit surface,
    at least one first confocal aperture (3, 10) through which the measuring light (2) passes, the first confocal aperture (3, 10) comprising a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening,
    an imaging optics (4, 5, 101) which are set up to cause a chromatic focus shift of the measurement light and to image the first confocal aperture (3) in a measurement volume, with different wavelengths being focused at different heights,
    a first receiving and evaluation unit (8), which is designed to measure the intensity of the measurement light reflected from the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to measure the distances and / or thicknesses of several points or one in to determine at least one area of the measurement object (6) extending over one spatial direction,
    characterized in that
    the light source (1) is a laser-pumped luminophore-based light source and the exit surface (24) is elongated.
  2. 2. Measuring device according to sentence 1, characterized in that the light source (1) comprises at least one pump source (20) which emits pump light (21) and directs it onto a luminophore which converts the pump light (21) into polychromatic light (23).
  3. 3. Measuring device according to sentence 2, characterized in that the polychromatic light (23) then passes through a homogenizer (25) such that the intensity of the light (26) emerging from the exit surface (24) is at least almost uniformly distributed.
  4. 4. Measuring device according to sentence 2 or 3, characterized in that the luminophore (32) is rod-shaped, light (33) emerging through a side surface of the rod-shaped luminophore (32) being used as measuring light.
  5. 5. Measuring device according to sentence 4, characterized in that the light source (1) comprises a slit diaphragm (38), the slot of the slit diaphragm (38) being the light exit surface of the light source (1).
  6. 6. Measuring device according to sentence 5, characterized in that the slit diaphragm (58) is tilted relative to the longitudinal axis of the rod-shaped luminophore (32).
  7. 7. Measuring device according to one of sentences 4 to 6, characterized in that the one entry surface (34) through which the pump light (31) enters the luminophore (32), the opposite end face (37) of the rod-shaped luminophore (32) is mirrored is.
  8. 8. Measuring device according to one of sentences 4 to 7, characterized in that the light source (1) comprises a parabolic mirror (89).
  9. 9. Measuring device according to sentence 2 or 3, characterized in that the luminophore is plate-shaped.
  10. 10. Measuring device according to sentence 9, characterized in that the luminophore is arranged so that the pump light penetrates through a side surface into the luminophore and the measurement light exits the luminophore on an opposite side surface.
  11. 11. Measuring device according to sentence 10, characterized in that the base surfaces of the luminophore enclose a wedge angle between 1 ° and 10 ° along a side surface which is perpendicular to the side surface on which the pump light penetrates.
  12. 12. Measuring device according to sentence 9, characterized in that the luminophore is arranged such that the pump light penetrates through one of the two base surfaces of the luminophore and the measuring light exits from a side surface of the luminophore arranged perpendicular to the base surface.
  13. 13. Measuring device according to one of the preceding sentences, characterized in that the light source has a conversion device which is set up to to reshape a light distribution so that the cross-section of the light distribution becomes elongated.
  14. 14. Measuring device according to sentence 13, characterized in that the shaping device comprises an arrangement of optical fibers.
  15. 15. Measuring device according to one of sentences 2 or 3, characterized in that the luminophore has a frustoconical section.
  16. 16. Measuring device according to sentence 14, characterized in that the section has a curved outer surface which is mirrored, and that the section is arranged such that the pump light enters the luminophore via the top surface of the truncated cone.
  17. 17. Measuring device according to one of sentences 2 or 3, characterized in that the luminophore has a cylindrical section which is arranged in such a way that pump light coupled in via the cylindrical outer surface is held in the section by total reflection.
  18. 18. Measuring device according to one of sentences 2 or 3, characterized in that the luminophore (213) has a section which has the shape of a preferably square truncated pyramid, which is arranged so that the pump light over the top surface of the truncated pyramid into the luminophore ( 213) occurs.
  19. 19. Measuring device according to sentence 18, characterized in that the side surfaces of the truncated pyramid are mirrored.
  20. 20. Measuring device according to sentence 18 or 19, characterized in that a homogenizer (225) is arranged adjacent to the base of the truncated pyramid.
  21. 21. Measuring device according to sentence 20, characterized in that the homogenizer (225) is cuboid.
  22. 22. Measuring device according to one of sentences 18 to 21, characterized by a conversion device which comprises a plurality of optical fibers (214), wherein first ends of the optical fibers (214) distributed over an area and second ends of the optical fibers are arranged distributed along a line.
  23. 23. Measuring device according to one of the preceding sentences, characterized in that the measuring device comprises a second receiving and evaluation unit (98) which is designed to detect an image of the measurement object (6).
  24. 24. Measuring device according to one of the preceding sentences, characterized in that the measuring device comprises a second imaging optics (105, 102, 9) which are spatially separated from the first imaging optics (4, 101, 5), wherein the first imaging optics and the second imaging optics each comprise an additional optical element (101, 102) which causes a chromatic focus shift transversely to the optical axis of a lens (5, 105) of the respective imaging optics.
  25. 25. Measuring device according to sentence 24, characterized in that the first imaging optics are set up to form focal points of different wavelengths at different locations, the locations lying along a line segment that forms an acute angle to the optical axis of a lens (5) of the first imaging optics (4, 101, 5).

Claims (17)

Chromatisch-konfokale Messvorrichtung zur Messung von Abständen und/oder Dicken von mehreren Stellen simultan oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs eines Messobjekts, umfassend
eine Lichtquelle (1), welche durch eine Lichtaustrittsfläche polychromatisches Messlicht (2) emittiert,
mindestens eine erste konfokale Apertur (3, 10), durch die das Messlicht (2) tritt, wobei die erste konfokale Apertur (3, 10) eine Mehrzahl von punktförmigen Öffnungen oder mindestens eine schlitzförmige Öffnung umfasst,
eine Abbildungsoptik (4, 5, 101), welche dazu eingerichtet ist, eine chromatische Fokusverschiebung des Messlichts hervorzurufen und die erste konfokale Apertur (3) in ein Messvolumen abzubilden, wobei verschiedene Wellenlängen in verschiedenen Höhen fokussiert sind,
eine erste Empfangs- und Auswerteeinheit (8), welche ausgebildet ist, um die Intensität des vom Messobjekt reflektierten Messlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge und der transversalen Position der Reflexionsstelle auf dem Messobjekt zu messen und daraus Abstände und/oder Dicken von mehreren Stellen oder eines in mindestens eine Raumrichtung ausgedehnten Bereichs des Messobjekts (6) zu bestimmen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtquelle (1) eine lasergepumpte Luminophor-basierte Lichtquelle ist und die Austrittsfläche (24) länglich ist.
Chromatic-confocal measuring device for measuring distances and / or thicknesses of several points simultaneously or comprising an area of a measuring object that is extended in at least one spatial direction
a light source (1) which emits polychromatic measuring light (2) through a light exit surface,
at least one first confocal aperture (3, 10) through which the measuring light (2) passes, the first confocal aperture (3, 10) comprising a plurality of point-shaped openings or at least one slot-shaped opening,
an imaging optics (4, 5, 101) which are set up to cause a chromatic focus shift of the measurement light and to image the first confocal aperture (3) in a measurement volume, with different wavelengths being focused at different heights,
a first receiving and evaluation unit (8), which is designed to measure the intensity of the measurement light reflected from the measurement object as a function of the wavelength and the transverse position of the reflection point on the measurement object and to measure the distances and / or thicknesses of several points or one in to determine at least one area of the measurement object (6) extending over one spatial direction,
characterized in that
the light source (1) is a laser-pumped luminophore-based light source and the exit surface (24) is elongated.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) mindestens eine Pumpquelle (20) umfasst, welche Pumplicht (21) emittiert und auf einen Luminophor richtet, der das Pumplicht (21) in polychromatisches Licht (23) umwandelt.Measuring device according to claim 1, characterized in that the light source (1) comprises at least one pump source (20) which emits pump light (21) and directs it onto a luminophore which converts the pump light (21) into polychromatic light (23). Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polychromatische Licht (23) anschließend durch einen Homogenisator (25; 324) tritt, derart, dass die Intensität des von der Austrittsfläche (24) austretenden Lichts (26) zumindest nahezu gleichmäßig verteilt ist.Measuring device according to claim 2, characterized in that the polychromatic light (23) then passes through a homogenizer (25; 324) in such a way that the intensity of the light (26) emerging from the exit surface (24) is at least almost uniformly distributed. Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisator (225) einen Abschnitt hat, der die Form eines Pyramidenstumpfes hat, der so angeordnet ist, dass das polychromatische Licht über die Deckfläche des Pyramidenstumpfes in den Abschnitt eintritt.Measuring device according to claim 3, characterized in that the homogenizer (225) has a section which is in the form of a truncated pyramid which is arranged such that the polychromatic light enters the section via the top surface of the truncated pyramid. Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenflächen des Pyramidenstumpfes so geneigt sind, dass in dem Abschnitt geführtes polychromatisches Licht durch Totalreflexion in dem Homogenisator (225) geführt wird.Measuring device according to claim 4, characterized in that side surfaces of the truncated pyramid are inclined in such a way that polychromatic light guided in the section is guided by total reflection in the homogenizer (225). Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumplicht (31) von einem stabförmigen Luminophor (32) in polychromatisches Licht (33) umgewandelt wird, wobei durch eine Seitenfläche des stabförmigen Luminophors (32) austretendes Licht (33) als Messlicht verwendet wird.Measuring device according to claim 2, characterized in that the pump light (31) is converted by a rod-shaped luminophore (32) into polychromatic light (33), light (33) emerging through a side surface of the rod-shaped luminophore (32) being used as measuring light. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor (174) plattenförmig ist.Measuring device according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the luminophore (174) is plate-shaped. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor (183) einen kegelstumpfförmigen Abschnitt hat.Measuring device according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the luminophore (183) has a frustoconical section. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt eine gekrümmte Außenfläche hat, die verspiegelt ist, und dass der Abschnitt so angeordnet ist, dass das Pumplicht über die Deckfläche des Kegelstumpfes in den Luminophor (183) eintritt.Measuring device according to Claim 8, characterized in that the section has a curved outer surface which is mirrored, and in that the section is arranged such that the pump light enters the luminophore (183) via the top surface of the truncated cone. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor (313) einen Abschnitt hat, der die Form eines Pyramidenstumpfes hat, der so angeordnet ist, dass das Pumplicht über die Deckfläche des Pyramidenstumpfes in den Abschnitt eintritt.Measuring device according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the luminophore (313) has a section which has the shape of a truncated pyramid which is arranged such that the pump light enters the section via the top surface of the truncated pyramid. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenflächen des Pyramidenstumpfes verspiegelt sind.Measuring device according to claim 10, characterized in that side surfaces of the truncated pyramid are mirrored. Messvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der Grundfläche des Pyramidenstumpfes ein Homogenisator (314) angeordnet ist.Measuring device according to claim 10 or 11, characterized in that a homogenizer (314) is arranged adjacent to the base of the truncated pyramid. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Umformungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Lichtverteilung so umzuformen, dass der Querschnitt der Lichtverteilung länglicher wird.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source has a reshaping device which is set up to reshape a light distribution in such a way that the cross section of the light distribution becomes more elongated. Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinrichtung eine Anordnung von Lichtleitfasern (224; 315) umfasst.Measuring device according to Claim 13, characterized in that the shaping device comprises an arrangement of optical fibers (224; 315). Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine zweite Empfangs- und Auswerteeinheit (98) umfasst, welche ausgebildet ist, um eine Abbildung des Messobjekts (6) zu erfassen.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device comprises a second receiving and evaluation unit (98) which is designed to detect an image of the measurement object (6). Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine zweite Abbildungsoptik (105, 102, 9) umfasst, welche räumlich getrennt von der ersten Abbildungsoptik (4, 101, 5) ausgeführt ist, wobei die erste Abbildungsoptik und die zweite Abbildungsoptik je ein zusätzliches optisches Element (101, 102) umfassen, welches eine chromatische Fokusverschiebung quer zur optischen Achse einer Linse (5, 105) der jeweiligen Abbildungsoptik verursacht.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device comprises a second imaging optics (105, 102, 9) which are spatially separated from the first imaging optics (4, 101, 5), the first imaging optics and the second imaging optics each comprise an additional optical element (101, 102) which causes a chromatic focus shift transverse to the optical axis of a lens (5, 105) of the respective imaging optics. Messvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abbildungsoptik dazu eingerichtet ist, Fokuspunkte unterschiedlicher Wellenlängen an unterschiedlichen Orten zu bilden, wobei die Orte entlang eines Liniensegments liegen, das einen spitzen Winkel zur optischen Achse einer Linse (5) der ersten Abbildungsoptik (4, 101, 5) bildet.Measuring device according to claim 16, characterized in that the first imaging optics are set up to form focal points of different wavelengths at different locations, the locations lying along a line segment that forms an acute angle to the optical axis of a lens (5) of the first imaging optics (4 , 101, 5).
EP20175476.9A 2019-07-09 2020-05-19 Chromatic confocal measuring device Pending EP3764056A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010620967.5A CN112212791A (en) 2019-07-09 2020-06-30 Color confocal measuring device
JP2020117642A JP2021015122A (en) 2019-07-09 2020-07-08 Chromatic confocal measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019118600.5A DE102019118600A1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Phosphor light source for CLS or Multipoint

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3764056A1 true EP3764056A1 (en) 2021-01-13

Family

ID=70779524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20175476.9A Pending EP3764056A1 (en) 2019-07-09 2020-05-19 Chromatic confocal measuring device

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10731965B1 (en)
EP (1) EP3764056A1 (en)
JP (1) JP2021015122A (en)
CN (1) CN112212791A (en)
DE (1) DE102019118600A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024012878A1 (en) 2022-07-13 2024-01-18 Precitec Optronik Gmbh Apparatus for chromatic confocal measurement of distances
EP4354187A1 (en) * 2022-09-28 2024-04-17 Chroma ATE Inc. Six-degree-of-freedom error correction method and apparatus

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112462349A (en) * 2020-11-20 2021-03-09 武汉烽火凯卓科技有限公司 Wavelength calculation method, system, server and storage medium for spectrum confocal displacement sensor
DE102021106766A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 Precitec Optronik Gmbh Chromatic confocal measurement system for high-speed distance measurement
FI20215460A1 (en) 2021-04-19 2022-10-20 Lmi Tech Oy Lighting assembly and method for providing measuring light and optical measuring device
CN115057027A (en) * 2022-05-19 2022-09-16 宝武集团鄂城钢铁有限公司 Anti-collision high-speed wire packing system and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006104907A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 3M Innovative Properties Company Fluorescent volume light source
US20090196046A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 3M Innovative Properties Company Fluorescent volume light source with active chromphore
WO2016092348A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 Asentys Sas Integrated optical device for contactless measurement of altitudes and thicknesses
WO2017097762A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Philips Lighting Holding B.V. Stacked luminescent concentrator
US20180356208A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-13 Keyence Corporation Confocal Displacement Sensor
DE102018114860A1 (en) 2018-06-20 2019-12-24 Precitec Optronik Gmbh Device and method for the optical measurement of a measurement object

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6479829B1 (en) * 1999-02-26 2002-11-12 Agency Of Japan Atomic Energy Research Institute Apparatus and method for detecting radiation that uses a stimulate phosphor
JP2004095390A (en) * 2002-08-30 2004-03-25 Fujitsu Display Technologies Corp Lighting device and display device
DK2300808T3 (en) * 2008-07-24 2014-06-30 Massachusetts Inst Technology Imaging systems and methods using absorption
WO2015091081A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Koninklijke Philips N.V. A light emitting device
GB201418725D0 (en) * 2014-10-21 2014-12-03 Imp Innovations Ltd A light source

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006104907A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 3M Innovative Properties Company Fluorescent volume light source
US20090196046A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 3M Innovative Properties Company Fluorescent volume light source with active chromphore
WO2016092348A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 Asentys Sas Integrated optical device for contactless measurement of altitudes and thicknesses
WO2017097762A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Philips Lighting Holding B.V. Stacked luminescent concentrator
US20180356208A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-13 Keyence Corporation Confocal Displacement Sensor
DE102018114860A1 (en) 2018-06-20 2019-12-24 Precitec Optronik Gmbh Device and method for the optical measurement of a measurement object

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024012878A1 (en) 2022-07-13 2024-01-18 Precitec Optronik Gmbh Apparatus for chromatic confocal measurement of distances
DE102022117536A1 (en) 2022-07-13 2024-01-18 Precitec Optronik Gmbh Device for chromatically confocal measurement of distances
EP4354187A1 (en) * 2022-09-28 2024-04-17 Chroma ATE Inc. Six-degree-of-freedom error correction method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019118600A1 (en) 2021-01-14
CN112212791A (en) 2021-01-12
US10731965B1 (en) 2020-08-04
JP2021015122A (en) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3764056A1 (en) Chromatic confocal measuring device
DE102010063412B4 (en) Technique for tomographic image acquisition
DE102010031199B4 (en) Beam shaping apparatus and method
EP2828124B1 (en) Lighting equipment for generating light with high luminous density
EP3221742B1 (en) Beam splitter and arrangement for examining a sample which can be excited by means of electromagnetic radiation
EP1184701A1 (en) Lighting device
EP1845349B1 (en) Spectral analytic unit with a diffraction grating
WO2003023483A2 (en) Microscope
EP2681605B1 (en) Optical arrangement and method for optically scanning an object plane using a multichannel imaging system
DE10115589A1 (en) Arrangement for investigating microscopic preparations, has optical component between scanning laser and imaging optical arrangement to spectrally expand laser light during single pass
DE102012018303A1 (en) Measuring device for luminescence measurement
DE10217098A1 (en) Incident lighting arrangement for a microscope
DE102015001032A1 (en) Raman spectroscopy illumination and readout system
DE102009058244A1 (en) Device for the examination of an object, preferably a value document, using optical radiation
DE60300998T2 (en) Optical device for collecting laser beams and light source device
WO2024012878A1 (en) Apparatus for chromatic confocal measurement of distances
EP2430415A1 (en) Miniaturized confocal spectrometer
EP3599455B1 (en) Device and method for detecting particles
DE202019103527U1 (en) Optical measuring device with confocal-chromatic, optical sensor
DE102016008886B4 (en) ATR spectrometer
EP1480059A1 (en) Apparatus to readout information from a phosphor layer
DE202013002752U1 (en) Device for detecting fluorescence properties of samples
DE102005028113B4 (en) Optical sensor and spark plug with optical sensor and a detection cascade
DE60001833T2 (en) METHOD FOR OPTICALLY PUMPING A LIGHT REINFORCING MEDIUM AND MODULE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS
DE102018114969B4 (en) Method and device for coupling light into a light guide and sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210615

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20221222